Trả lời nhanh
Điểm khác nhau cốt lõi nằm ở phương dao động của phần tử so với phương truyền sóng. Sóng ngang: phần tử dao động vuông góc với phương truyền, truyền được trong chất rắn và trên mặt chất lỏng. Sóng dọc: phần tử dao động cùng phương với phương truyền, truyền được trong chất rắn, lỏng và khí. Cả hai đều không truyền được trong chân không.
Nhắc lại: sóng cơ là gì?
Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong một môi trường vật chất. Khi sóng truyền đi, các phần tử môi trường chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của mình, không bị cuốn theo sóng. Thứ được truyền đi là trạng thái dao động và năng lượng.
Căn cứ vào phương dao động của phần tử so với phương truyền sóng, ta chia sóng cơ thành hai loại: sóng ngang và sóng dọc.
Sóng ngang là gì?
Sóng ngang là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
- Hình dạng: xuất hiện các đỉnh (đỉnh sóng) và đáy (hõm sóng) xen kẽ nhau.
- Môi trường truyền: chất rắn và bề mặt chất lỏng. Sóng ngang không truyền được trong lòng chất lỏng hay chất khí vì các môi trường này không có lực đàn hồi khi bị biến dạng lệch (lực cắt).
- Bước sóng: khoảng cách giữa hai đỉnh (hoặc hai đáy) liên tiếp.
- Ví dụ: sóng truyền trên sợi dây căng, sóng trên mặt nước, sóng ngang trong thanh rắn.
Sóng dọc là gì?
Sóng dọc là sóng mà các phần tử của môi trường dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.
- Hình dạng: xuất hiện các vùng nén (phần tử gần nhau, mật độ lớn) và vùng dãn (phần tử xa nhau, mật độ nhỏ) xen kẽ.
- Môi trường truyền: cả chất rắn, chất lỏng và chất khí, vì mọi môi trường đều có lực đàn hồi khi bị nén hoặc dãn.
- Bước sóng: khoảng cách giữa hai tâm vùng nén (hoặc hai tâm vùng dãn) liên tiếp.
- Ví dụ: sóng âm trong không khí, sóng âm trong nước, sóng nén dãn trên lò xo.
Bảng so sánh sóng ngang và sóng dọc
| Tiêu chí | Sóng ngang | Sóng dọc |
|---|---|---|
| Phương dao động của phần tử | Vuông góc với phương truyền sóng | Trùng với phương truyền sóng |
| Biểu hiện | Đỉnh sóng và đáy sóng | Vùng nén và vùng dãn |
| Truyền trong rắn | Có | Có |
| Truyền trong lỏng (trong lòng chất lỏng) | Không (chỉ có trên mặt thoáng) | Có |
| Truyền trong khí | Không | Có |
| Truyền trong chân không | Không (sóng cơ) | Không |
| Bước sóng | Hai đỉnh liên tiếp | Hai tâm vùng nén liên tiếp |
| Ví dụ | Sóng trên dây, sóng mặt nước | Sóng âm trong không khí, sóng lò xo |
Điểm chung cần nhớ
- Cả hai đều là sóng cơ nên cần môi trường vật chất để truyền.
- Cùng một công thức: bước sóng λ = v·T = v/f, trong đó v là tốc độ truyền sóng, T là chu kì, f là tần số.
- Khi truyền, mỗi phần tử chỉ dao động tại chỗ; sóng truyền đi pha dao động và năng lượng.
- Hai phần tử cách nhau một bước sóng thì dao động cùng pha.
Ví dụ thực tế: sóng địa chấn
Khi động đất xảy ra, hai loại sóng được truyền trong lòng Trái Đất. Sóng P là sóng dọc, đi nhanh hơn nên đến trạm đo trước. Sóng S là sóng ngang, đến sau và không truyền qua được lõi ngoài của Trái Đất vì lõi này ở thể lỏng. Nhờ nhận xét này, các nhà địa chấn học biết được lõi ngoài là chất lỏng.
Mẹo nhớ nhanh
- Ngang → vuông góc: hình dung con thuyền nhấp nhô lên xuống trên mặt nước trong khi sóng chạy ngang qua.
- Dọc → cùng phương: hình dung lò xo bị đẩy nén dãn dọc theo chính trục của nó.
- Thấy “khí” hoặc “lòng chất lỏng” trong đề bài thì chọn sóng dọc, vì chỉ sóng dọc truyền được ở đó.
Lỗi sai thường gặp
- Cho rằng sóng mặt nước là sóng dọc. Trong chương trình phổ thông, sóng trên mặt nước được xét là sóng ngang (phần tử nhấp nhô lên xuống).
- Nhầm “sóng ngang” với “sóng truyền theo phương ngang”. Tên gọi dựa vào phương dao động, không dựa vào hướng nằm ngang hay thẳng đứng của sóng.
- Cho rằng sóng âm truyền trong không khí là sóng ngang. Sai, đó là sóng dọc.
- Lẫn sóng cơ với sóng điện từ. Sóng điện từ là sóng ngang nhưng truyền được cả trong chân không, không thuộc loại sóng cơ.
Bài luyện tập có đáp án
- Sóng âm truyền từ loa đến tai người qua không khí thuộc loại sóng nào? Vì sao?
Đáp án: sóng dọc, vì phần tử không khí dao động nén dãn theo phương truyền âm, và chất khí chỉ truyền được sóng dọc. - Một sóng trên dây có tần số 5 Hz, tốc độ truyền 2 m/s. Tính bước sóng.
Đáp án: λ = v/f = 2/5 = 0,4 m. Sóng trên dây là sóng ngang. - Trên một lò xo có sóng dọc, khoảng cách giữa 5 tâm vùng nén liên tiếp là 60 cm. Tính bước sóng.
Đáp án: 5 tâm vùng nén liên tiếp có 4 khoảng, nên 4λ = 60 cm, suy ra λ = 15 cm.
Câu hỏi thường gặp
Sóng nào truyền được trong chất khí: sóng ngang hay sóng dọc?
Chỉ sóng dọc truyền được trong chất khí, ví dụ sóng âm. Chất khí không có lực đàn hồi khi biến dạng lệch nên không truyền được sóng ngang.
Sóng trên mặt nước là sóng ngang hay sóng dọc?
Trong chương trình phổ thông, sóng trên mặt nước được xem là sóng ngang vì các phần tử nước nhấp nhô lên xuống vuông góc với phương lan truyền của sóng.
Sóng điện từ là sóng ngang hay sóng dọc?
Sóng điện từ là sóng ngang: vectơ điện trường và từ trường vuông góc với nhau và vuông góc với phương truyền. Tuy nhiên đây không phải sóng cơ vì truyền được cả trong chân không.
Bước sóng của sóng dọc được xác định thế nào?
Bước sóng của sóng dọc là khoảng cách giữa hai tâm vùng nén liên tiếp hoặc hai tâm vùng dãn liên tiếp, và bằng λ = v·T.