Trả lời nhanh
Tốc độ truyền sóng là tốc độ truyền pha dao động (tốc độ lan truyền dao động) trong môi trường. Nó không phải tốc độ dao động của các phần tử vật chất, vì các phần tử chỉ dao động quanh vị trí cân bằng chứ không chạy theo sóng. Với đề có phương án “truyền pha dao động”, đó là đáp án đúng.
Đề bài thường gặp
Câu hỏi này thường có dạng: “Tốc độ truyền sóng là tốc độ…” với các phương án:
- A. dao động của các phần tử vật chất.
- B. dao động của nguồn sóng.
- C. truyền năng lượng sóng.
- D. truyền pha dao động.
Đáp án đúng là D. Nếu đề của em diễn đạt hơi khác, ví dụ “lan truyền dao động trong môi trường”, thì cách chọn vẫn như vậy: chọn phương án nói về sự lan truyền trạng thái dao động.
Vì sao là truyền pha dao động?
Khi sóng truyền qua, phần tử ở xa nguồn bắt chước dao động của phần tử ở gần nguồn, nhưng trễ hơn một khoảng thời gian. Trạng thái dao động (pha) của nguồn vì thế “chạy” dần ra xa. Quãng đường mà một pha xác định đi được trong một đơn vị thời gian chính là tốc độ truyền sóng v.
Có thể hình dung như một đợt “sóng người” trên khán đài: mỗi người chỉ đứng lên rồi ngồi xuống tại chỗ, nhưng đợt sóng chạy quanh sân vận động. Tốc độ của đợt sóng khác hẳn tốc độ đứng lên – ngồi xuống của từng người.
Loại trừ từng phương án
| Phương án | Nhận xét |
|---|---|
| A. Dao động của các phần tử vật chất | Sai. Phần tử chỉ dao động tại chỗ, tốc độ dao động thay đổi theo thời gian (cực đại bằng ωA). Còn v của sóng không đổi trong một môi trường đồng nhất. |
| B. Dao động của nguồn sóng | Sai. Nguồn dao động với chu kì T, tần số f; đây là đặc trưng của nguồn, không phải tốc độ lan truyền. |
| C. Truyền năng lượng sóng | Không phải cách định nghĩa chuẩn. Năng lượng đi theo sóng nên cùng hướng truyền, nhưng khái niệm tốc độ truyền sóng được định nghĩa qua sự truyền pha dao động. |
| D. Truyền pha dao động | Đúng, khớp với định nghĩa trong SGK. |
Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào gì?
- Phụ thuộc vào bản chất môi trường (độ đàn hồi, mật độ) và nhiệt độ; không phụ thuộc tần số của nguồn trong môi trường thông thường.
- Thường vrắn > vlỏng > vkhí đối với sóng âm.
- Khi sóng đổi môi trường, v thay đổi, λ thay đổi, còn tần số f giữ nguyên.
Công thức liên hệ: v = λf = λ/T.
Phân biệt hai “tốc độ” hay bị nhầm
- Tốc độ truyền sóng v: không đổi trong môi trường đồng nhất, hướng dọc theo phương truyền.
- Tốc độ dao động của phần tử u′: biến thiên điều hòa, có giá trị cực đại vmax = ωA = 2πfA.
Mẹo nhớ: “v” của sóng nói về dao động đi được bao xa, còn tốc độ phần tử nói về phần tử đang dao động nhanh cỡ nào.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng phần tử vật chất bị sóng cuốn đi theo. Thực tế sóng cơ không truyền vật chất, chỉ truyền dao động và năng lượng.
- Tăng tần số nguồn thì tưởng v tăng. Thực ra λ giảm tương ứng, v không đổi.
- Dùng v = ωA để tính tốc độ truyền sóng. Đây là tốc độ cực đại của phần tử.
Bài luyện tập (ví dụ tự đặt)
Bài 1. Một sóng cơ có bước sóng 0,5 m, tần số 20 Hz. Tính tốc độ truyền sóng.
Đáp án: v = λf = 0,5 × 20 = 10 m/s.
Bài 2. Sóng truyền trên dây với v = 2 m/s, tần số 2 Hz, biên độ 2 cm. Tính tốc độ cực đại của một phần tử dây và so sánh với v.
Đáp án: ω = 2πf = 4π rad/s; vmax = ωA = 4π × 2 = 8π cm/s ≈ 25,1 cm/s ≈ 0,25 m/s. Giá trị này khác hẳn v = 2 m/s, và chỉ đạt tại vị trí cân bằng.
Bài 3. Với sóng ở Bài 2, sau 3 s pha dao động truyền đi được bao xa?
Đáp án: s = v·t = 2 × 3 = 6 m.
Câu hỏi thường gặp
Tốc độ truyền sóng là tốc độ của đại lượng nào?
Là tốc độ truyền pha dao động, tức tốc độ lan truyền trạng thái dao động từ phần tử này sang phần tử khác trong môi trường.
Tốc độ truyền sóng có bằng tốc độ dao động của phần tử không?
Không. Tốc độ truyền sóng v không đổi trong môi trường đồng nhất, còn tốc độ dao động của phần tử biến thiên điều hòa với giá trị cực đại bằng 2πfA.
Công thức tính tốc độ truyền sóng là gì?
v = λf = λ/T, trong đó λ là bước sóng, f là tần số và T là chu kì sóng.
Khi sóng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, đại lượng nào không đổi?
Tần số (và chu kì) của sóng không đổi; tốc độ truyền và bước sóng thay đổi theo môi trường.