Trả lời nhanh
Với đề thường gặp: phao nhô lên 16 lần trong 30 s, khoảng cách hai đỉnh sóng liên tiếp 24 m, tốc độ truyền sóng là 12 m/s. Lí do: 16 lần nhô lên ứng với 15 chu kì nên T = 30/15 = 2 s; khoảng cách hai đỉnh liên tiếp là bước sóng λ = 24 m; v = λ/T = 12 m/s.
Đề bài và phạm vi bài toán
Đề thường được phát biểu như sau: một người quan sát chiếc phao trên mặt biển, thấy phao nhấp nhô lên xuống tại chỗ, nhô lên cao 16 lần trong 30 giây; khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là 24 m. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt biển.
Các con số trong đề này có thể khác nhau ở từng nguồn (có đề là 10 lần trong 36 s, hai đỉnh cách 10 m). Vì vậy bài dưới đây trình bày theo phương pháp để em áp dụng cho mọi bộ số.
Hiểu hiện tượng
- Phao chỉ dao động tại chỗ theo phương thẳng đứng, sóng thì lan ra theo phương ngang. Phao “đánh dấu” một điểm của môi trường.
- Hai đỉnh sóng liên tiếp cách nhau đúng một bước sóng λ.
- Mỗi lần phao nhô lên đến đỉnh là kết thúc một chu kì dao động.
Cách giải từng bước
- Đếm số chu kì. Phao nhô lên n lần liên tiếp thì có (n − 1) khoảng thời gian giữa các lần đó, tức (n − 1) chu kì. Với n = 16 thì có 15 chu kì.
- Tính chu kì: T = t/(n − 1) = 30/15 = 2 s.
- Xác định bước sóng: λ = 24 m.
- Tính tốc độ: v = λ/T = 24/2 = 12 m/s.
Kiểm tra bằng cách khác: sau 2 s sóng đi được đúng một bước sóng 24 m, vậy mỗi giây đi 12 m. Kết quả hợp lí.
Lỗi sai thường gặp
| Lỗi | Hậu quả | Cách tránh |
|---|---|---|
| Lấy T = t/n = 30/16 = 1,875 s | v ≈ 12,8 m/s, sai đáp số | Nhớ “đếm số lần nhô lên thì trừ 1 để ra số chu kì” |
| Coi khoảng cách hai đỉnh là λ/2 | Kết quả sai gấp đôi | Hai đỉnh liên tiếp = λ; một đỉnh và một hõm liên tiếp = λ/2 |
| Quên đổi đơn vị (phút, cm) | Sai thứ nguyên | Đưa về m và s trước khi tính |
Lưu ý: nếu đề ghi rõ “phao thực hiện 16 dao động toàn phần trong 30 s” thì số chu kì là 16, không trừ 1. Đọc kĩ cụm từ “nhô lên” hay “dao động” là bước quan trọng nhất.
Mẹo nhớ
Giống đếm cột mốc ven đường: 16 cột mốc thì chỉ có 15 đoạn đường giữa chúng. Số “lần nhô lên” là cột mốc, số chu kì là đoạn đường.
Ví dụ áp dụng với bộ số khác
Phao nhô lên 10 lần trong 36 s, hai đỉnh sóng kề nhau cách 10 m. Số chu kì: 10 − 1 = 9; T = 36/9 = 4 s; v = 10/4 = 2,5 m/s.
Bài luyện tập
- Một chiếc phao nhô lên 8 lần trong 21 s, hai đỉnh sóng liên tiếp cách nhau 6 m. Tính tốc độ truyền sóng.
Đáp án: 7 chu kì, T = 3 s, v = 6/3 = 2 m/s. - Sóng trên mặt hồ có v = 1,5 m/s, phao nhô lên 6 lần trong 20 s. Tính khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp.
Đáp án: 5 chu kì, T = 4 s, λ = v·T = 1,5·4 = 6 m. - Thuyền chạy ngược chiều sóng, mỗi phút gặp 12 đỉnh sóng liên tiếp… (đề nâng cao, cần xét tốc độ tương đối, chưa xét ở bài này).
Câu hỏi thường gặp
Vì sao phao nhô lên 16 lần chỉ ứng với 15 chu kì?
Chu kì là khoảng thời gian giữa hai lần nhô lên liên tiếp. Có 16 lần nhô lên thì chỉ có 15 khoảng giữa chúng, nên thời gian 30 s chứa 15 chu kì.
Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là đại lượng nào?
Đó là bước sóng λ, quãng đường sóng truyền được trong đúng một chu kì.
Phao có chuyển động theo sóng ra xa bờ không?
Không. Phao chỉ dao động quanh vị trí cân bằng theo phương thẳng đứng; sóng truyền năng lượng và pha dao động chứ không mang các phần tử nước đi xa.