Trên một sợi dây OB căng ngang, hai đầu cố định đang có sóng dừng với tần

Câu hỏi :

Trên một sợi dây OB căng ngang, hai đầu cố định đang có sóng dừng với tần số f xác định. Gọi M,N và P là ba điểm trên dây có vị trí cân bằng cách B lần lượt là 4cm,6cm và 38cm. Hình vẽ mô tả hình dạng sợi dây tại thời điểm t1  (đường 1) và   t2=t1+1112f (đường 2). Tại thời điểm t1 , li độ của phần tử dây ở N bằng biên độ của phần tử dây ở M và tốc độ của phần tử dây ở M 60  cm/s. Tại thời điểm t2 , vận tốc của phần tử dây ở P 

A. 203  cm/s.

B.60  cm/s.

C. -203  cm/s.

D. -60  cm/s.

* Đáp án

D

* Hướng dẫn giải

Đáp án D

Trên một sợi dây OB căng ngang, hai đầu cố định đang có sóng dừng với tần (ảnh 2)

Từ độ thị ta thấy:  l=OB=4.12=48cm;

 λ=l2=24cm

 MB=4cm=λ6;NB=6cm=λ4

 PB=38cm=19λ12=3λ2+λ12

Do B là nút nên N là bụng sóng, M,N cùng một bó sóng nên dao động cùng pha, P dao động ngược chiều với M   N

Phương trình sóng dừng tại điểm cách nút một khoảng d có dạng:

 u=2acos2πdλ+π2cosωtπ2

Biên độ sóng tại :M,N,P

     AM=2acos2π.λ6λ+π2=a3;AN=2acos2π.λ4λ+π2=2a;AP=2acos2π.19λ12λ+π2=a

Do đó nếu uM=a3cosωtπ2  thì  uP=acosωtπ2

Tại thời điểm  t1:uN=AM=a3=2acosω1tπ2cosωt1π2=32

 vM=a3ωsinωt1π2=ωa.32=60ωa=403sinωt1π2=12

Phương trình sóng tại  P:uP=acosωtπ2vP=aωsinωtπ2

Tại thời điểm  t2=t1+1112f=t1+11T12

Lúc này vận tốc của phần tử dây tại P là:

 vP=aωsinωt1+11T12π2=aωsinωt1π2+11π6

Biến đổi lượng giác:

sinωt1π2+11π6=sinωt1π2.cos11π6+cosωt1π2.sin11π6=12.32+32.12=32

vP=403.32=60cm/s

Copyright © 2021 HOCTAP247