Tần số $f$ có giá trị nào trong các giá trị sau?

GS.Xoăn

Trần Văn Quân
Bài toán
Ở trên mặt nước có hai nguồn sóng A, B dao động theo phương vuông góc với mặt nước, có phương trình $u=A \cos \left(2\pi f t\right) mm$, cách nhau đoạn $a \: cm$ với bước sóng là $\lambda$. Xét ba điểm $M,N,P$ trên mặt nước dao động với biên độ cực đại thuộc nửa đường tròn tâm O, đường kính AB(O là trung điểm của AB,) sao cho ba điểm M, N, P nằm cùng phía với vân trung tâm, điểm M tạo với hai nguồn một tam giác có diện tích lớn nhất, điểm N thuộc vân cực đại thứ $k$, điểm P thuộc vân cực đại thứ $k+5$ và tạo với hai nguồn một tam giác có diện tích nhỏ nhất. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là $v=40 \ \left(\text{cm}/\text{s}\right)$ và $169 S_{\Delta NAB}=120 S_{\Delta MAB} \: cm^2$. $a$ và $\lambda$ là các số tự nhiên thỏa mãn $a+\lambda <15 \: cm$ và a chia hết cho $\lambda $ . Tần số $f$ có giá trị nào trong các giá trị sau:
A. $50 \: Hz$
B. $60 \: Hz$
D. $30 \: Hz$
D. $40 \: Hz$
 
Bài toán
Ở trên mặt nước có hai nguồn sóng A, B dao động theo phương vuông góc với mặt nước, có phương trình $u=A \cos \left(2\pi f t\right) mm$, cách nhau đoạn $a \: cm$ với bước sóng là $\lambda$. Xét ba điểm $M,N,P$ trên mặt nước dao động với biên độ cực đại thuộc nửa đường tròn tâm O, đường kính AB(O là trung điểm của AB,) sao cho ba điểm M, N, P nằm cùng phía với vân trung tâm, điểm M tạo với hai nguồn một tam giác có diện tích lớn nhất, điểm N thuộc vân cực đại thứ $k$, điểm P thuộc vân cực đại thứ $k+5$ và tạo với hai nguồn một tam giác có diện tích nhỏ nhất. Biết tốc độ truyền sóng trên mặt nước là $v=40 \ \left(\text{cm}/\text{s}\right)$ và $169 S_{\Delta NAB}=120 S_{\Delta MAB} \: cm^2$. $a$ và $\lambda$ là các số tự nhiên thỏa mãn $a+\lambda <15 \: cm và a chia hết cho \lambda $ . Tần số $f$ có giá trị nào trong các giá trị sau:
A. $50 \: Hz$
B. $60 \: Hz$
D. $30 \: Hz$
D. $40 \: Hz$
Lời giải

Đáp án D
M thuộc trung trực và đường tròn
P sẽ là vân cực đại xa nhất trên AO
$169 S_{\Delta NAB}=120 S_{\Delta MAB}\Leftrightarrow \dfrac{MO}{NK}=\dfrac{169}{120}
MO=\dfrac{AB}{2}$
Tại N là vân cực đại thứ k

$ \Rightarrow d_2-d_1=k\lambda$
$d_2-d_1=k\lambda \Leftrightarrow \left(d_2\right)^2+\left(d_1\right)^2-2d_2d_1=\left(k\lambda\right)^2$
Do các tam giác $MAB ;NAB; PAB $là các tam giác vuông nên
$d_1d_2=NK.AB$ và $NK=\dfrac{120AB}{2.169}$
$\Rightarrow AB^2-2NK.AB=\left(k\lambda \right)^2\Leftrightarrow \dfrac{49AB^2}{169}=\left(k\lambda\right)^2$
$\Leftrightarrow k\lambda=\dfrac{7AB}{13}$
Do K và $\lambda nguyên lên \dfrac{7AB}{13}$ cũng phải nguyên kết hợp
$\lambda +AB<15$
$\Rightarrow AB=13;\lambda =1\Rightarrow f=40$
 
Ta được: $a=\left(k+6\right)$

$120\left(a^{2}-\lambda ^{2}\right)=169\left(a^{2}-k^{2}\lambda ^{2}\right)$


$\Rightarrow k=7\Rightarrow a=13\rightarrow \lambda =1\Rightarrow f=40\left(Hz\right)$
 

Quảng cáo

Back
Top