T

Trên một sợi dây đàn hồi đang có sóng dừng ổn định với khoảng cách...

Câu hỏi: Trên một sợi dây đàn hồi đang có sóng dừng ổn định với khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là 6 cm. Trên dây có những phần tử sóng dao động với tần số 5 Hz và biên độ lớn nhất là 3 cm. Gọi N là vị trí của một nút sóng; C và D là hai phần tử trên dây ở hai bên của N và có vị trí cân bằng cách N lần lượt là 10,5 cm và 7 cm. Tại thời điểm ${{t}_{1}}$, phần tử C có li độ 1,5 cm và đang hướng về vị trí cân bằng. Vào thời điểm ${{t}_{2}}={{t}_{1}}+\dfrac{79}{40}\text{s}$, khoảng cách giữa hai phần tử C và D có giá trị gần nhất là
A. 17,5 cm.
B. 17,78 cm.
C. 17,87 cm.
D. 17,75 cm.
Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp là $\dfrac{\lambda }{2}=6\Rightarrow \lambda =12\left( \text{cm} \right)$
Phương trình sóng dừng trên sợi dây có dạng $u=3\sin \left( \dfrac{2\pi d}{\lambda } \right)\sin \left( \omega t+\varphi \right)\left( \text{cm} \right)$
Trong đó d là độ dài đại số từ điểm đang xét tới một điểm nút.
Vì C và D ở hai bên của nút N nên ${{d}_{C}}=10,5\text{ cm};{{d}_{D}}=-7\text{ cm}$ ;
Ta có:
${{u}_{C}}=3\sin \left( \dfrac{2\pi .10,5}{12} \right)\cos \left( \omega t+\varphi \right)=1,5\sqrt{2}\cos \left( \omega t+\varphi \right)\left( \text{cm} \right)$
${{u}_{D}}=3\sin \left( \dfrac{2\pi .\left( -7 \right)}{12} \right)\cos \left( \omega t+\varphi \right)=-1,5\cos \left( \omega t+\varphi \right)\left( \text{cm} \right)$
Tại ${{t}_{1}}$ có ${{u}_{C}}=1,5\left( \text{cm} \right)\Rightarrow 1,5\sqrt{2}\cos \left( \omega {{t}_{1}}+\varphi \right)=1,5$ mà C đang hướng về vị trí cân bằng nên
$\Rightarrow \omega {{t}_{1}}+\varphi =\dfrac{\pi }{4}+k2\pi $
$\Rightarrow \omega {{t}_{2}}+\varphi =\omega \left( {{t}_{1}}+\dfrac{79}{40} \right)+\varphi =\omega {{t}_{1}}+\varphi +\dfrac{79}{40}\omega =\dfrac{79.2\pi .5}{40}+\dfrac{\pi }{4}+k2\pi =20\pi +k2\pi $
$\Rightarrow {{u}_{C}}=1,5\sqrt{2};{{u}_{D}}=-1,5$
$CD=\sqrt{{{\left( CN+ND \right)}^{2}}+{{\left( {{u}_{C}}-{{u}_{D}} \right)}^{2}}}=17,87\left( \text{cm} \right)$
Đáp án C.
 

Quảng cáo

Back
Top