Trả lời nhanh
Nút sóng là những điểm trên sợi dây luôn đứng yên (biên độ bằng 0) khi có sóng dừng. Trên hình vẽ, đó là các điểm mà dây không dao động, nằm ở chỗ hai “múi” sóng gặp nhau và hai đầu cố định. Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng nửa bước sóng: d = λ/2.
Nút sóng là gì? Nhận ra nút sóng trên hình như thế nào?
Khi trên dây có sóng dừng, các phần tử dây dao động với biên độ khác nhau. Có những điểm biên độ bằng 0, ta gọi là nút sóng. Có những điểm biên độ cực đại, gọi là bụng sóng.
Đề bài thường cho một hình dạng sợi dây có dạng các “múi” (các cung hình sin nối tiếp nhau). Để chỉ ra vị trí nút sóng trên hình, em làm theo các bước sau:
- Tìm các điểm mà tại đó dây luôn nằm trên đường thẳng cân bằng, không lệch lên hay xuống.
- Đó chính là chỗ các múi chạm vào trục cân bằng: hai đầu dây cố định và các điểm giữa hai múi liền nhau.
- Đánh dấu lần lượt N1, N2, N3… từ trái sang phải. Điểm cao nhất (hoặc thấp nhất) của mỗi múi là bụng sóng.
Lưu ý: các hình vẽ trong sách giáo khoa có thể khác nhau về số múi, nhưng cách tìm nút luôn như trên. Hình dưới đây là hình minh hoạ tự vẽ cho một sợi dây có 3 múi.
Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp
Trên hình, hai nút liên tiếp N1 và N2 giới hạn đúng một múi sóng. Một múi có độ dài bằng nửa bước sóng, nên:
dnút–nút = λ/2
Vì sao là λ/2? Bước sóng λ là khoảng cách giữa hai điểm gần nhất dao động cùng pha. Trong sóng dừng, cứ qua mỗi nút thì các điểm dao động đổi pha (ngược pha nhau). Vậy từ nút này đến nút kế tiếp chỉ là “nửa chu kỳ không gian” của sóng.
| Hai điểm | Khoảng cách gần nhất |
|---|---|
| Hai nút liên tiếp | λ/2 |
| Hai bụng liên tiếp | λ/2 |
| Một nút và một bụng liền kề | λ/4 |
| Hai nút cách nhau k múi | kλ/2 |
Ví dụ minh hoạ (số liệu tự đặt)
Một sợi dây dài 90 cm, hai đầu cố định, có sóng dừng với 3 múi (tức 3 bụng). Tốc độ truyền sóng trên dây là 12 m/s. Hãy xác định số nút, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp, bước sóng và tần số.
- 3 múi thì có 4 nút (kể cả hai đầu dây).
- Dây chứa 3 múi nên 3·(λ/2) = 90 cm, suy ra λ/2 = 30 cm. Đây chính là khoảng cách giữa hai nút liên tiếp.
- Bước sóng λ = 60 cm = 0,6 m.
- Tần số f = v/λ = 12/0,6 = 20 Hz.
Mẹo nhớ: số nút = số bụng + 1 khi hai đầu dây đều cố định (mỗi đầu là một nút).
Nếu đề cho tần số và tốc độ sóng
Khi chưa có hình, em tính trước bước sóng bằng λ = v/f, rồi chia đôi. Chẳng hạn v = 8 m/s, f = 40 Hz thì λ = 0,2 m, khoảng cách hai nút liên tiếp là 0,1 m = 10 cm.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm khoảng cách hai nút liên tiếp bằng λ. Đúng là λ/2. Khoảng cách λ là giữa ba nút liên tiếp (N1 đến N3).
- Nhầm nút với điểm bất kỳ trên đường cân bằng ở sóng truyền. Ở sóng truyền, mọi điểm đều dao động; chỉ ở sóng dừng mới có nút.
- Đếm thiếu nút ở hai đầu dây cố định.
- Nhầm khoảng cách nút – bụng (λ/4) với nút – nút (λ/2).
Bài luyện tập
- Sóng dừng trên dây có bước sóng 40 cm. Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp là bao nhiêu?
Đáp án: λ/2 = 20 cm. - Dây dài 1 m, hai đầu cố định, có tất cả 5 nút (kể cả hai đầu). Tính bước sóng.
Đáp án: 5 nút nên có 4 múi; 4·(λ/2) = 100 cm, λ/2 = 25 cm, λ = 50 cm. - Khoảng cách từ một nút đến bụng liền kề là 5 cm. Hỏi khoảng cách giữa hai nút liên tiếp?
Đáp án: λ/4 = 5 cm nên λ = 20 cm; khoảng cách hai nút liên tiếp là λ/2 = 10 cm.
Câu hỏi thường gặp
Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng bao nhiêu?
Bằng nửa bước sóng, d = λ/2. Đó cũng là độ dài của một múi sóng dừng.
Khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp là bao nhiêu?
Cũng bằng λ/2, giống khoảng cách giữa hai nút liên tiếp.
Khoảng cách từ một nút đến bụng gần nhất là bao nhiêu?
Bằng một phần tư bước sóng, tức λ/4.
Làm sao đếm đúng số nút trên dây hai đầu cố định?
Hai đầu dây đều là nút. Nếu dây có k múi (k bụng) thì có k + 1 nút, kể cả hai đầu.