Trả lời nhanh
Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường vật chất (rắn, lỏng, khí). Phương án đúng trong câu hỏi trắc nghiệm là phương án nói “dao động lan truyền trong một môi trường”. Sóng cơ truyền được pha dao động và năng lượng nhưng các phần tử môi trường chỉ dao động quanh vị trí cân bằng, không chuyển dời theo sóng; sóng cơ không truyền được trong chân không.
Khái niệm sóng cơ
Khi em thả một viên sỏi xuống mặt nước, chỗ viên sỏi rơi dao động đầu tiên, rồi dao động đó lan ra các điểm xung quanh. Sự lan truyền dao động trong môi trường như vậy gọi là sóng cơ. Chiếc lá nổi trên mặt nước chỉ nhấp nhô lên xuống tại chỗ chứ không bị sóng cuốn đi, đó là bằng chứng sóng không mang theo vật chất.
Điều kiện để có sóng cơ gồm hai thứ: có nguồn dao động và có môi trường đàn hồi truyền dao động. Vì thiếu môi trường nên trong chân không không có sóng cơ.
Phân loại sóng cơ
| Loại sóng | Phương dao động so với phương truyền | Truyền trong | Ví dụ |
|---|---|---|---|
| Sóng ngang | Vuông góc | Chất rắn và bề mặt chất lỏng | Sóng trên mặt nước, sóng trên dây |
| Sóng dọc | Trùng nhau | Rắn, lỏng, khí | Sóng âm trong không khí, lò xo nén giãn |
Các đại lượng đặc trưng
- Biên độ A: biên độ dao động của phần tử môi trường.
- Chu kì T và tần số f: bằng chu kì, tần số của nguồn, f = 1/T. Chúng không đổi khi sóng đi từ môi trường này sang môi trường khác.
- Tốc độ truyền sóng v: phụ thuộc vào tính chất môi trường, thường lớn nhất ở chất rắn, nhỏ nhất ở chất khí.
- Bước sóng λ: quãng đường sóng truyền được trong một chu kì, cũng là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha trên phương truyền.
Công thức cần nhớ
λ = v.T = v / f. Phương trình sóng tại điểm cách nguồn x (sóng truyền từ nguồn, nguồn dao động u0 = A cos ωt) là u = A cos(ωt – 2πx/λ).
Hai điểm trên phương truyền cách nhau d thì lệch pha Δφ = 2πd/λ. Cùng pha khi d = kλ, ngược pha khi d = (k + 1/2)λ.
Vì sao các phát biểu sai bị loại?
- “Sóng cơ truyền được trong chân không”: sai, vì cần môi trường vật chất đàn hồi.
- “Sóng cơ truyền vật chất đi xa”: sai, phần tử môi trường chỉ dao động tại chỗ.
- “Sóng cơ chỉ truyền trong chất rắn”: sai, sóng dọc truyền được cả trong chất lỏng và chất khí.
- “Tần số sóng thay đổi khi sang môi trường mới”: sai, tần số do nguồn quyết định, chỉ v và λ đổi.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm tốc độ truyền sóng v với tốc độ dao động của phần tử. Tốc độ v không đổi trong một môi trường đồng tính, còn tốc độ phần tử thay đổi theo thời gian.
- Quên đổi đơn vị khi tính λ = v/f (m/s chia Hz ra mét).
- Nhầm “sóng điện từ” với “sóng cơ”. Sóng điện từ truyền được trong chân không, sóng cơ thì không.
Bài luyện tập có đáp án
Câu 1. Một nguồn dao động với tần số 50 Hz tạo sóng có bước sóng 0,4 m. Tính tốc độ truyền sóng.
Đáp án: v = λf = 0,4 x 50 = 20 m/s.
Câu 2. Sóng trên một sợi dây truyền với tốc độ 12 m/s, chu kì 0,5 s. Tính bước sóng.
Đáp án: λ = vT = 12 x 0,5 = 6 m.
Câu 3. Sóng âm trong không khí có tần số 680 Hz, tốc độ 340 m/s. Hai điểm cách nhau 0,25 m trên phương truyền dao động lệch pha bao nhiêu?
Đáp án: λ = 340/680 = 0,5 m; Δφ = 2π x 0,25/0,5 = π, tức hai điểm dao động ngược pha.
Câu 4. Sóng âm từ không khí vào nước thì đại lượng nào không đổi?
Đáp án: Tần số (và chu kì); tốc độ truyền và bước sóng đều thay đổi.
Câu hỏi thường gặp
Sóng cơ là gì?
Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường vật chất. Sóng truyền năng lượng và pha dao động, không truyền vật chất.
Sóng cơ có truyền được trong chân không không?
Không. Sóng cơ cần môi trường vật chất đàn hồi để lan truyền, trong chân không không có sóng cơ.
Khi sóng sang môi trường khác thì đại lượng nào đổi?
Tốc độ truyền sóng và bước sóng thay đổi, còn tần số và chu kì giữ nguyên vì do nguồn quyết định.