Một sợi dây đàn hồi có sóng dừng, biên độ tại bụng sóng là A 0 , vận tốc truyền sóng trên dây
v = 240 cm/s. Điểm M trên dây có phương trình dao động \({u_M} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{{\sqrt 2 }}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t + \frac{\pi }{4}} \right)cm\)thì điểm N cách M một đoạn 11 cm dao động với phương trình:
-
A.
\({u_M} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t + \frac{\pi }{4}} \right)cm;{u_N} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{{\sqrt 2 }}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)cm\)
-
B.
\({u_M} = \frac{{{A_{\rm{0}}}\sqrt 3 }}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)cm;{u_N} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)cm\)
-
C.
\({u_M} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t + \frac{\pi }{4}} \right)cm;{u_N} = \frac{{{A_{\rm{0}}}\sqrt 3 }}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)cm\)
-
D.
\({u_M} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)cm;{u_N} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{{\sqrt 2 }}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t + \frac{\pi }{4}} \right)cm\)
Tần số dao động: \(f = \frac{\omega }{{2\pi }} = \frac{{2{\rm{0}}\pi }}{{2\pi }} = 1{\rm{0}}Hz\)
Bước sóng: \(\lambda = \frac{v}{f} = \frac{{24{\rm{0}}}}{{1{\rm{0}}}} = 24cm\)
Xét bốn điểm thuộc 3 bó sóng liên tiếp theo thứ tự: Điểm N 1 thuộc bó sóng thứ nhất - nút O - điểm M gần O nhất thuộc bó sóng thứ 2 - nút O'- điểm N 2 thuộc bó sóng thứ ba (hình vẽ).
Do biên độ dao động tại M là \({A_M} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{{\sqrt 2 }}\) nên khoảng cách ngắn nhất từ M tới nút O là: \(MO = \frac{\lambda }{8} = 3cm\)
Với điểm N 1 nằm bên trái điểm M, ta có \({N_1}O = {N_1}M - MO = 11 - 3 = 8cm\):
\({A_{{N_1}}} = \left| {{A_{\rm{0}}}\sin 2\pi \frac{{{N_1}O}}{\lambda }} \right| = \left| {{A_{\rm{0}}}\sin 2\pi \frac{8}{{24}}} \right| = \frac{{{A_{\rm{0}}}\sqrt 3 }}{2}\)
Điểm N 1 đồng pha với điểm M nên phương trình dao động của điểm N 1 là:
\({u_{{N_1}}} = \frac{{{A_{\rm{0}}}\sqrt 3 }}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t + \frac{\pi }{4} - \pi } \right) = \frac{{{A_{\rm{0}}}\sqrt 3 }}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)\)
Với điểm N 2 nằm bên phải điểm M, ta có: \({N_2}O' = {N_2}M - MO' = 11 - 9 = 2cm\)
\({A_{{N_2}}} = \left| {{A_{\rm{0}}}\sin 2\pi \frac{{{N_2}O'}}{\lambda }} \right| = \left| {{A_{\rm{0}}}\sin 2\pi \frac{2}{{24}}} \right| = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{2}\)
Điểm N 2 đồng pha với điểm M nên phương trình dao động của điểm N 2 là:
\({u_{{N_1}}} = \frac{{{A_{\rm{0}}}}}{2}\cos \left( {2{\rm{0}}\pi t - \frac{{3\pi }}{4}} \right)\)
Đáp án B.
Đáp án : B