Trả lời nhanh
Đáp án đúng là B. trên dây có các điểm dao động mạnh xen kẽ với các điểm đứng yên. Sóng dừng là kết quả giao thoa của sóng tới và sóng phản xạ cùng tần số, cùng biên độ, truyền ngược chiều. Vì vậy trên dây hình thành các nút (biên độ bằng 0) và các bụng (biên độ cực đại) nằm xen kẽ, cố định trong không gian.
Đề bài và các phương án
Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì:
- A. nguồn phát sóng ngừng dao động còn các điểm trên dây vẫn dao động.
- B. trên dây có các điểm dao động mạnh xen kẽ với các điểm đứng yên.
- C. trên dây chỉ còn sóng phản xạ, còn sóng tới bị triệt tiêu.
- D. tất cả các điểm trên dây đứng yên.
Vì sao chọn B?
Khi sóng truyền trên dây gặp vật cản (đầu cố định hoặc đầu tự do), nó phản xạ lại. Sóng tới và sóng phản xạ cùng tần số, cùng biên độ, truyền ngược chiều nên giao thoa với nhau. Kết quả là một sóng “đứng yên” về mặt hình dạng: có những điểm luôn đứng yên (nút) và những điểm dao động với biên độ lớn nhất (bụng).
Loại trừ các phương án sai
- A sai: sóng dừng chỉ tồn tại ổn định khi nguồn vẫn liên tục cung cấp năng lượng. Nếu nguồn ngừng dao động thì sóng tới không còn, sóng dừng tắt dần rồi biến mất.
- C sai: sóng tới và sóng phản xạ cùng tồn tại và chồng chất lên nhau; chính sự chồng chất này tạo ra sóng dừng. Không có sóng nào bị “triệt tiêu” hoàn toàn trên toàn dây.
- D sai: chỉ các nút đứng yên. Các điểm khác vẫn dao động, biên độ lớn nhất ở bụng và nhỏ dần về phía nút.
Kiến thức cần nhớ về sóng dừng
| Nội dung | Kết quả |
|---|---|
| Khoảng cách hai nút (hoặc hai bụng) liên tiếp | λ/2 |
| Khoảng cách nút và bụng liền kề | λ/4 |
| Biên độ tại bụng | 2a (a là biên độ sóng tới) |
| Dây hai đầu cố định | l = kλ/2; số bụng = k, số nút = k + 1 |
| Dây một đầu cố định, một đầu tự do | l = (2k + 1)λ/4; số bụng = số nút = k + 1 |
Về pha: các điểm trong cùng một bó sóng dao động cùng pha; hai điểm thuộc hai bó liền kề dao động ngược pha.
Mẹo nhớ và lỗi hay gặp
- Nhớ: đầu cố định luôn là nút, đầu tự do luôn là bụng.
- Đừng nhầm “sóng dừng” với “sóng đứng yên”: năng lượng không truyền đi, nhưng các phần tử (trừ nút) vẫn dao động.
- Khoảng cách λ/2 là giữa hai nút liên tiếp, không phải giữa nút và bụng.
- Khi đếm số bụng trên dây hai đầu cố định, số bụng chính bằng k, còn số nút là k + 1.
Bài luyện tập có đáp án
- Dây dài 1,2 m hai đầu cố định, có sóng dừng với 4 bụng, tần số 50 Hz. Tính tốc độ truyền sóng.
Giải: l = kλ/2 với k = 4 nên λ = 2l/k = 2·1,2/4 = 0,6 m. Tốc độ v = λf = 0,6·50 = 30 m/s. - Trên dây có sóng dừng, khoảng cách giữa một nút và bụng liền kề là 5 cm, tần số 100 Hz. Tính v.
Giải: λ/4 = 5 cm nên λ = 20 cm = 0,2 m. Vậy v = 0,2·100 = 20 m/s. - Dây dài 0,45 m, một đầu cố định, một đầu tự do, có sóng dừng với 2 bụng (kể cả đầu tự do). Tính λ.
Giải: 2 bụng nên k = 1, l = 3λ/4 nên λ = 4·0,45/3 = 0,6 m.
Câu hỏi thường gặp
Khi có sóng dừng trên dây đàn hồi thì đáp án đúng là gì?
Đáp án đúng là trên dây có các điểm dao động mạnh (bụng) xen kẽ với các điểm đứng yên (nút), do sóng tới và sóng phản xạ giao thoa với nhau.
Khoảng cách giữa hai nút sóng liên tiếp bằng bao nhiêu?
Bằng nửa bước sóng (λ/2). Khoảng cách giữa một nút và một bụng liền kề bằng λ/4.
Điều kiện để có sóng dừng trên dây hai đầu cố định là gì?
Chiều dài dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng: l = kλ/2 (k = 1, 2, 3, …).
Sóng dừng có truyền năng lượng không?
Không. Năng lượng chỉ dao động cục bộ trong từng bó sóng, không truyền dọc theo dây như sóng truyền thông thường.