Trả lời nhanh
Để phân loại sóng ngang và sóng dọc, người ta dựa vào phương dao động của các phần tử môi trường so với phương truyền sóng. Nếu hai phương này vuông góc với nhau thì đó là sóng ngang; nếu hai phương trùng nhau thì đó là sóng dọc. Vì vậy phương án "tốc độ truyền sóng" là sai: tốc độ chỉ cho biết sóng đi nhanh hay chậm, không cho biết kiểu dao động.
Hai phương cần phân biệt
Khi sóng cơ lan truyền, mỗi phần tử của môi trường chỉ dao động quanh vị trí cân bằng của nó, còn năng lượng dao động thì được truyền đi xa. Do đó ta luôn có hai phương: phương dao động của phần tử và phương truyền sóng (hướng năng lượng đi). So sánh hai phương này chính là chìa khoá để phân loại.
So sánh sóng ngang và sóng dọc
| Tiêu chí | Sóng ngang | Sóng dọc |
|---|---|---|
| Phương dao động và phương truyền | Vuông góc với nhau | Trùng nhau |
| Môi trường truyền | Chất rắn, và trên mặt thoáng chất lỏng | Chất rắn, chất lỏng, chất khí |
| Dạng biến dạng | Biến dạng lệch (trượt) | Biến dạng nén, dãn |
| Ví dụ | Sóng trên sợi dây căng, sóng trên mặt nước | Sóng âm trong không khí, sóng trên lò xo khi nén dãn dọc trục |
Vì sao tốc độ truyền sóng không dùng để phân loại?
Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào bản chất và trạng thái của môi trường (độ đàn hồi, mật độ, nhiệt độ), không phụ thuộc vào kiểu dao động. Một sóng ngang và một sóng dọc hoàn toàn có thể có cùng tốc độ trong những môi trường khác nhau. Do đó tốc độ không phải tiêu chí để gọi tên hai loại sóng này.
Tương tự, tần số và biên độ cũng không dùng để phân loại, vì chúng do nguồn sóng quyết định.
Hai thí nghiệm dễ làm để nhận ra
- Sợi dây thun hoặc dây thừng: giữ một đầu, giật đầu kia lên xuống. Các điểm trên dây nhấp nhô theo phương thẳng đứng trong khi sóng chạy theo phương ngang. Hai phương vuông góc, đây là sóng ngang.
- Lò xo mềm nằm ngang: đẩy nhanh một đầu vào rồi kéo ra theo chính trục của lò xo. Các vòng lò xo co giãn dọc theo trục, cũng là phương sóng chạy. Hai phương trùng nhau, đây là sóng dọc.
Vì sao chất khí chỉ truyền được sóng dọc?
Sóng ngang cần lực liên kết đàn hồi giữa các lớp để kéo phần tử bên cạnh dao động lệch phương. Chất rắn có lực này nên truyền được cả hai loại. Chất lỏng và chất khí không có lực đàn hồi khi trượt, nhưng có lực đàn hồi khi nén dãn, nên chỉ truyền được sóng dọc (trừ sóng trên mặt thoáng chất lỏng, do tác dụng của trọng lực và sức căng bề mặt). Đó cũng là lí do sóng âm trong không khí là sóng dọc.
Một ví dụ thực tế là sóng địa chấn: sóng P là sóng dọc, đi qua cả phần rắn lẫn phần lỏng của Trái Đất; sóng S là sóng ngang, chỉ đi qua phần rắn. Các nhà địa chấn học nhờ đó suy ra lõi ngoài của Trái Đất ở trạng thái lỏng.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm "phương truyền sóng" với "phương dao động". Hãy luôn hỏi: phần tử đi lên xuống hay co dãn dọc theo hướng sóng?
- Nhầm sóng điện từ là sóng dọc. Sóng điện từ là sóng ngang, tuy không phải sóng cơ.
- Nghĩ rằng sóng làm các phần tử chạy theo sóng. Thực ra phần tử chỉ dao động tại chỗ.
Mẹo nhớ
"Ngang thì vuông, dọc thì trùng": sóng ngang có hai phương vuông góc, sóng dọc có hai phương trùng nhau.
Luyện tập
- Sóng âm truyền trong nước là sóng gì? Đáp án: Sóng dọc, vì chất lỏng chỉ có biến dạng nén dãn.
- Một chiếc phao nhấp nhô lên xuống khi sóng nước chạy vào bờ. Đây là sóng loại nào? Đáp án: Sóng ngang, vì phao dao động thẳng đứng còn sóng chạy theo phương ngang.
- Trong hai loại sóng địa chấn P và S, loại nào không truyền qua chất lỏng? Đáp án: Sóng S (sóng ngang).
Câu hỏi thường gặp
Sóng âm trong không khí là sóng ngang hay sóng dọc?
Là sóng dọc. Các phân tử khí dao động nén dãn dọc theo phương truyền của âm, nên không có sóng ngang trong không khí.
Sóng nào truyền được trong chân không?
Sóng cơ cần môi trường vật chất nên không truyền trong chân không. Sóng điện từ (ánh sáng, sóng vô tuyến) thì truyền được và là sóng ngang.
Sóng trên mặt nước là sóng ngang hay sóng dọc?
Trong chương trình phổ thông, sóng trên mặt nước được xét như sóng ngang vì phần tử nước dao động lên xuống vuông góc với hướng sóng lan ra.