Trả lời nhanh
Khoảng cách giữa hai ngọn sóng (hai đỉnh sóng) liên tiếp chính là bước sóng λ. Với bài toán người quan sát đếm có N ngọn sóng qua trước mặt trong thời gian t, ta có (N − 1) chu kì trong khoảng t đó, nên T = t/(N − 1) và tốc độ truyền sóng v = λ/T.
Vì sao khoảng cách hai ngọn sóng liên tiếp là bước sóng?
Bước sóng λ là quãng đường sóng truyền được trong đúng một chu kì. Nó cũng là khoảng cách giữa hai phần tử gần nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha.
Hai đỉnh sóng liên tiếp có cùng trạng thái dao động (cùng ở vị trí cao nhất), và giữa chúng không còn điểm nào cùng pha khác. Vì vậy khoảng cách giữa chúng đúng bằng λ.
Công thức cần nhớ
- Liên hệ giữa các đại lượng: v = λ/T = λ·f.
- Chu kì và tần số: T = 1/f.
- Đếm ngọn sóng: N ngọn sóng đi qua trước mặt trong thời gian t thì có (N − 1) chu kì, tức t = (N − 1)·T.
- Phao nhô lên N lần trong thời gian t cũng tính tương tự: t = (N − 1)·T.
Lỗi sai thường gặp: nhầm số ngọn sóng với số chu kì
Hãy hình dung 3 ngọn sóng xếp liền nhau: giữa chúng chỉ có 2 khoảng, tức 2 bước sóng. Cũng như vậy, khi đếm có 6 ngọn sóng đi qua, thời gian trôi qua chỉ ứng với 5 chu kì, không phải 6.
Mẹo nhớ: “số khoảng = số mốc − 1”, giống như đếm cọc rào và số khoảng giữa các cọc.
Các bước giải bài toán trên mặt hồ
- Đọc khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp, đó là λ (đổi về mét).
- Xác định số ngọn sóng N và thời gian t, rồi tính T = t/(N − 1).
- Tính tốc độ v = λ/T (hoặc f = 1/T rồi v = λf).
- Kiểm tra đơn vị và độ lớn có hợp lí không (sóng mặt nước thường chỉ vài m/s trở xuống).
Ví dụ minh hoạ (đề tự đặt)
Ví dụ 1. Một người quan sát sóng trên mặt hồ thấy khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là 2 m và có 6 ngọn sóng đi qua trước mặt trong 8 s. Tính tốc độ truyền sóng.
Giải. λ = 2 m. Có 6 ngọn sóng nên có 5 chu kì: 5T = 8 s, suy ra T = 1,6 s. Tốc độ v = λ/T = 2/1,6 = 1,25 m/s.
Ví dụ 2. Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là 3 m, có 10 ngọn sóng đi qua trong 18 s. Tìm tần số và tốc độ.
Giải. 9T = 18 s nên T = 2 s, f = 0,5 Hz. Tốc độ v = λf = 3 × 0,5 = 1,5 m/s.
Lưu ý: các số liệu ở trên là ví dụ tự đặt để minh hoạ phương pháp. Nếu đề của bạn có số khác, chỉ cần thay vào đúng các bước trên.
Bài luyện tập
- Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là 0,5 m, tần số sóng 4 Hz. Tính tốc độ truyền sóng.
Đáp án: v = λf = 0,5 × 4 = 2 m/s. - Một chiếc phao trên mặt hồ nhô lên cao 5 lần trong 20 s. Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là 1,5 m. Tính tốc độ truyền sóng.
Đáp án: 4T = 20 s nên T = 5 s; v = 1,5/5 = 0,3 m/s. - Sóng truyền với tốc độ 1,2 m/s, chu kì 2,5 s. Hai ngọn sóng liên tiếp cách nhau bao xa?
Đáp án: λ = vT = 1,2 × 2,5 = 3 m.
Phân biệt với các khoảng cách khác trên sóng
| Khoảng cách | Giá trị |
|---|---|
| Hai đỉnh (hoặc hai đáy) liên tiếp | λ |
| Một đỉnh và một đáy liền kề | λ/2 |
| Hai điểm gần nhất ngược pha | λ/2 |
| Hai điểm gần nhất vuông pha | λ/4 |
Nếu đề chỉ cho khoảng cách giữa một đỉnh và một đáy gần nhau, đừng vội lấy đó làm bước sóng, mà phải nhân đôi.
Câu hỏi thường gặp
Khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp là đại lượng nào?
Đó là bước sóng λ, tức quãng đường sóng truyền được trong một chu kì dao động.
Có 6 ngọn sóng đi qua trong 8 s thì chu kì là bao nhiêu?
6 ngọn sóng ứng với 5 chu kì nên T = 8/5 = 1,6 s. Đây là ví dụ minh hoạ cách đếm (N − 1) chu kì.
Tính tốc độ truyền sóng bằng công thức nào?
v = λ/T = λ·f, trong đó λ là khoảng cách giữa hai ngọn sóng liên tiếp, T là chu kì, f là tần số.
Khoảng cách giữa một đỉnh sóng và một đáy sóng liền kề là bao nhiêu?
Bằng nửa bước sóng, tức λ/2, vì hai điểm này dao động ngược pha.