Lý thuyết Cường độ sóng và năng lượng sóng
Lý thuyết Cường độ sóng và năng lượng sóng
A. Lí thuyết và phương pháp giải
- Tại một vị trí trên phương truyền sóng, độ mạnh yếu của sóng được định nghĩa bởi đại lượng cường độ sóng.
- Cường độ sóng I là năng lượng sóng truyền qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian.
I=ES.Δt=PS
Trong đó P=EΔt là công suất của sóng (W)
S là diện tích mà năng lượng sóng truyền qua trong một khoảng thời gian Δt (m2). Với sóng cầu thì S = 4πR2
E là năng lượng sóng (J)
- Đơn vị cường độ sóng: W/m2
B. Ví dụ minh hoạ
Ví dụ 1: Xét tại vị trí M cách nguồn âm điểm (nguồn phát sóng âm trong môi trường đồng chất, đẳng hướng) một khoảng 200 m, cường độ âm đo được bằng 6,0.10-5 W/m2.
a) Tính công suất của nguồn âm này.
b) Cho biết công suất được thu nhận ở bề mặt một micro đặt tại vị trí M là 4,50.10-9 W. Tính diện tích bề mặt của micro này.
Hướng dẫn giải
a) Ta có: P=I⋅4πr2=6,0⋅10−5⋅4π⋅(200)2≈30,2 W.
b) Diện tích bề mặt của micro: S=P'I=4,50⋅10−96,00⋅10−5=0,75 cm2.
Ví dụ 2: Một còi báo động phát sóng âm trong một môi trường đẳng hướng. Tại vị trí cách còi một khoảng bằng 75,0 m, cường độ âm đo được bằng 0,010 W/m2. Ở khoảng cách 15,0 m, cường độ âm bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
Ta có: I1I2=P4πr214πr22P=r22r21.
Suy ra: I2=I1r21r22=0,010⋅(75,015,0)2=0,25 W/m2.