Trả lời nhanh
Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao động trong môi trường truyền sóng. Vì vậy phương án “quãng đường phần tử vật chất đi được trong một chu kì” là SAI. Trong một chu kì, phần tử chỉ dao động quanh vị trí cân bằng và đi được 4A, còn sóng truyền đi được đúng một bước sóng λ. Công thức: v = λ/T = λf.
Đề bài và cách hiểu đúng
Câu hỏi dạng này thường cho: “Tốc độ truyền sóng là: A. quãng đường phần tử vật chất đi được trong một chu kì; …” rồi yêu cầu chọn phát biểu đúng. Phương án A nêu ở đề là phát biểu sai. Phát biểu đúng cần chọn là: tốc độ lan truyền dao động trong môi trường truyền sóng.
Ý chính: sóng cơ truyền pha dao động và năng lượng chứ không làm các phần tử vật chất chuyển dời theo sóng. Mỗi phần tử chỉ dao động tại chỗ quanh vị trí cân bằng của nó.
Vì sao phương án “quãng đường phần tử đi được trong một chu kì” sai?
Có hai đại lượng hoàn toàn khác nhau thường bị nhầm lẫn:
| Đại lượng | Ý nghĩa | Trong một chu kì T |
|---|---|---|
| Tốc độ truyền sóng v | Dao động lan đi trong môi trường | Sóng truyền được quãng đường λ |
| Tốc độ dao động của phần tử | Phần tử dao động quanh vị trí cân bằng, biến thiên theo thời gian | Phần tử đi được quãng đường 4A |
Tức là “quãng đường phần tử đi được trong một chu kì” bằng 4A, phụ thuộc biên độ, còn tốc độ truyền sóng chỉ phụ thuộc vào môi trường (và loại sóng). Hai đại lượng này không liên quan trực tiếp với nhau.
Công thức cần nhớ
- Bước sóng: λ = vT = v/f (quãng đường sóng truyền được trong một chu kì).
- Tốc độ truyền sóng: v = λ/T = λf = s/t (s là quãng đường sóng truyền trong thời gian t).
- Tốc độ truyền sóng phụ thuộc bản chất môi trường (tính đàn hồi, mật độ), không phụ thuộc tần số của nguồn trong cùng một môi trường. Khi sóng sang môi trường khác, f giữ nguyên, v và λ thay đổi.
- Thông thường: vrắn > vlỏng > vkhí (với sóng âm).
Ví dụ minh hoạ (tự đặt)
Ví dụ. Một nguồn dao động với tần số 20 Hz, biên độ 2 cm, tạo sóng trên mặt nước có bước sóng 15 cm. Tính tốc độ truyền sóng và quãng đường một phần tử nước đi được trong một chu kì.
- Tốc độ truyền sóng: v = λf = 15 × 20 = 300 cm/s = 3 m/s.
- Quãng đường phần tử đi được trong một chu kì: s = 4A = 4 × 2 = 8 cm.
Hai kết quả khác hẳn nhau (sóng truyền 15 cm trong 1 chu kì, còn phần tử chỉ đi được 8 cm quanh vị trí cân bằng). Điều đó cho thấy hai khái niệm không thể đánh đồng.
Lỗi sai thường gặp và mẹo nhớ
- Nhầm tốc độ truyền sóng v với tốc độ dao động cực đại của phần tử vmax = ωA. Mẹo: “v của sóng” gắn với λ và T; “v của phần tử” gắn với biên độ A.
- Cho rằng tăng tần số thì tốc độ truyền sóng tăng. Thực tế tăng f thì λ giảm, còn v không đổi trong cùng môi trường.
- Nghĩ rằng phần tử vật chất “chạy theo sóng”. Hãy hình dung chiếc phao trên mặt nước: sóng đi qua, phao chỉ nhấp nhô tại chỗ.
- Mẹo nhớ: một chu kì – sóng đi một bước sóng; phần tử đi 4A.
Bài luyện tập
- Sóng trên dây có tốc độ truyền 2 m/s, tần số 5 Hz. Tính bước sóng.
Đáp án: λ = v/f = 2/5 = 0,4 m. - Một sóng có bước sóng 0,5 m và chu kì 0,25 s. Tính tốc độ truyền sóng.
Đáp án: v = λ/T = 0,5/0,25 = 2 m/s. - Nguồn sóng có biên độ 3 cm. Trong 2 chu kì, một phần tử đi được bao nhiêu cm, còn sóng truyền được bao nhiêu bước sóng?
Đáp án: phần tử đi được 2 × 4A = 24 cm; sóng truyền được 2λ.
Câu hỏi thường gặp
Tốc độ truyền sóng là tốc độ gì?
Là tốc độ lan truyền dao động (pha dao động) trong môi trường truyền sóng, tính bằng v = λ/T = λf.
Tốc độ truyền sóng có bằng tốc độ dao động của phần tử không?
Không. Tốc độ dao động của phần tử thay đổi theo thời gian, có giá trị cực đại ωA và phụ thuộc biên độ; tốc độ truyền sóng chỉ phụ thuộc môi trường.
Trong một chu kì, sóng truyền được quãng đường bao nhiêu?
Đúng bằng một bước sóng λ. Còn phần tử vật chất đi được quãng đường 4A trong một chu kì.
Tốc độ truyền sóng phụ thuộc vào yếu tố nào?
Phụ thuộc bản chất và trạng thái của môi trường; không phụ thuộc tần số nguồn trong cùng một môi trường.