Giải Vật lí 11 trang 61 Chân trời sáng tạo

Giải Vật lí 11trang 61

Luyện tập trang 61 Vật Lí 11:Trong thí nghiệm sóng dừng trên sợi dây AB dài 120 cm với đầu B tự do, đầu A được kích thích để thực hiện dao động với biên độ nhỏ. Ngoài đầu A, trên dây xuất hiện thêm một nút. Biết tần số sóng là 12,5 Hz.

a) Tính tốc độ truyền sóng.

b) Để có thêm một nút sóng trên dây thì tần số sóng khi này phải bằng bao nhiêu?

Lời giải:

a) Sóng dừng trong trường hợp sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do.

Chiều dài dây thoả mãn công thức: $\mathcal{l}=(2n+1)\frac{\lambda }{4}=(2n+1)\frac{v}{4f}$

Do ngoài đầu A, trên dây xuất hiện thêm 1 nút nên trên dây chỉ có 1 bó sóng, chọn n = 1.

Thay số: $1,2=(2.1+1)\frac{v}{4.12,5}\Rightarrow v=20m/s$

b) Để có thêm một nút sóng thì trên dây lúc này xuất hiện 2 bó sóng. Chọn n = 2

$1,2=(2.2+1)\frac{20}{4.f\text{'}}\Rightarrow f\text{'}=20,8Hz$

Vận dụng trang 61 Vật Lí 11:Giải thích vì sao khi vặn khoá để chỉnh dây đàn guitar (Hình 9.7), ta có thể tạo ra hệ sóng dừng trên dây. Biết tốc độ truyền sóng trên dây phụ thuộc lực căng dây.

Lời giải:

Thao tác vận khoá để chỉnh dây đàn thực chất là đang làm thay đổi chiều dài của dây đàn. Khi đó làm thay đổi tần số dao động của dây đàn khi gảy, tạo ra các nốt nhạc có độ trầm bổng khác nhau.

Bài tập (trang 61)

Bài 1 trang 61 Vật Lí 11:Người ta thực hiện thí nghiệm sóng dừng trên một dây đàn hồi có hai đầu cố định dài 75,0 cm để đo tốc độ truyền sóng trên dây. Khi tần số sóng bằng 120 Hz thì trên dây xuất hiện 6 bụng sóng.

a) Tính tốc độ truyền sóng trên dây.

b) Tăng lực căng dây để tăng tốc độ truyền sóng gấp hai lần. Với những giá trị nào của tần số thì sóng dừng có thể được hình thành trên dây?

Lời giải:

a) Trên dây sợi dây có hai đầu cố định, xuất hiện 6 bụng sóng nên chọn n = 6.

Áp dụng công thức: $\mathcal{l}=n\frac{v}{2f}\Rightarrow 0,75=6.\frac{v}{2.120}\Rightarrow v=30m/s$

b) Tăng tốc độ truyền sóng gấp hai lần: v' = 2v = 60 m/s.

$\Rightarrow \mathcal{l}=n\frac{v\text{'}}{2f}\Rightarrow f=\frac{nv\text{'}}{2\mathcal{l}}=\frac{n.60}{2.0,75}=40n$

Với n = 1 thì f = 40 Hz

Với n = 2 thì f = 80 Hz

Với n = 3 thì f = 120 Hz

Với n = 4 thì f = 160 Hz

…

Vậy với các giá trị tần số thoả mãn f = 40 n (với n = 1; 2; 3;…) thì trên dây có sóng dừng và tốc độ truyền sóng là 60 m/s.

Bài 2 trang 61 Vật Lí 11:Trong một thử nghiệm nướng bánh bằng lò vi sóng, người ta đo được khoảng cách giữa hai phần nóng nhất và gần nhau nhất của bánh là khoảng 6,13 cm. Biết tần số sóng vi ba được sử dụng trong lò là 245 GHz. Sử dụng các số liệu đã cho để ước lượng tốc độ của sóng điện từ.

Lời giải:

Khoảng cách giữa hai phần nóng nhất và gần nhau nhất của bánh tương ứng:

$\frac{\lambda }{2}=6,13cm\Rightarrow \lambda =12,26cm$

$\Rightarrow v=\lambda f=12,{26.10}^{-2}{\mathrm{.245.10}}^9\approx {3.10}^{10}m/s$