II.3. SÓNG DỪNG

Sóng dừng là hiện tượng giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ trên cùng một phương truyền sóng. Do đó để hiểu rõ được sóng dừng học sinh nên có kiến thức về giao thoa sóng và để xử lý được các câu hỏi về sóng dừng học sinh cần biết được: Hình ảnh sóng dừng; vị trí bụng sóng, nút sóng, điều kiện xảy ra sóng dừng, phương trình sóng dừng và biên độ dao động của các điểm khi xảy ra sóng dừng.

A. LÝ THUYẾT VỀ SÓNG DỪNG

1. Sóng phản xạ

+ Quan hệ giữa sóng tới và sóng phản xạ

-  Sóng tới và sóng phản xạ luôn cùng tần số , cùng vận tốc, cùng bước sóng(cùng biên độ)

- Về pha: Tại điểm phản xạ

+ Nếu đầu phản xạ cố định thì ngược pha với sóng tới

+ Nếu đầu phản xạ tự do thì cùng pha với sóng tới

Ví dụ: Cho phương trình sóng tại điểm B: u_B = Acos(ωt+ φ)

   * Phương trình sóng phản xạ tại đầu B cố định là: u _pxB = - Acos(ωt+ φ)

    * Phương trình sóng phản xạ tại đầu B tự do là: u _pxB = +Acos(ωt+ φ)

2. Định nghĩa sóng dừng:

- Nguyên nhân xảy ra sóng dừng: là do có sự giao thoa giữa sóng tới và sóng phản xạ trên cùng một phương truyền sóng.

- Định nghĩa: Khi xảy ra sóng dừng thì trên có các điểm xác định đứng yên (gọi là điểm nút - nút sóng) và có những điểm giao động với biên độ cực đại (điểm bụng - nút sóng)

3. Hình ảnh và điều kiện xảy ra sóng dừng

3.a. Hình ảnh sóng dừng

- Khoảng cách giữa 2 nút, 2 bụng liên tiếp λ/2

- Bó: + Độ dài của một bó là λ/2

         + Độ rộng của một bó là 2A_b

         + Trên cùng một bó luôn dao động cùng pha và ngược pha với bó bên cạnh

- Đầu dây: + Nếu đầu cố định hoặc đầu gắn nguồn thì sẽ là nút

                  + Nếu đầu tự do thì là bụng

- Khoảng thời gian giữa 2 lần dây duỗi thẳng là T/2

3.b. Điều kện để xảy ra sóng dừng:

B. BÀI TẬP SÓNG DỪNG

1. Bài tập về điều kiện sóng dừng: (Số bụng, số nút, chều dài, tần số )

- Chúng ta áp dụng công thức về điều kiện sóng dừng

2. Bài toán về biên độ dao động của các phần tử 

a. Một số vị trí đặc biệt A_M $A_M=\frac{A_b}{2};\frac{A_b}{\sqrt{2}};\frac{A_b\sqrt{3}}{2}$

b. Trường hợp tổng quát: 

3. Bài toán liên quan tới dao động của các phần tử:

 Coi như các phần tử (trừ điểm nút) vẫn dao động đều hoà do đó vẫn có bài hỏi

- Khoảng thời gian dao động của các phần tử

- Bài toán về li độ của hai phần tử tại cùng một thời điểm huy động quan hệ về pha tuy nhiên chỉ xảy ra quan hệ cùng pha và ngược pha

$\frac{u_M}{A_M}=\pm \frac{u_N}{A_N}$