Trả lời nhanh
Đáp án đúng là B. 1,0 m. Bước sóng λ = v·T = 1 × 2 = 2 m. Hai điểm gần nhau nhất trên cùng phương truyền mà dao động ngược pha cách nhau nửa bước sóng, tức d = λ/2 = 1 m.
Đề bài
Một sóng cơ có chu kì 2 s truyền với tốc độ 1 m/s. Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên một phương truyền mà tại đó dao động của các phần tử môi trường ngược pha nhau là:
- A. 0,5 m
- B. 1,0 m
- C. 2,0 m
- D. 2,5 m
Lời giải chi tiết
Bước 1 – Tính bước sóng. Bước sóng là quãng đường sóng truyền được trong một chu kì:
λ = v·T = 1 m/s × 2 s = 2 m.
Bước 2 – Dùng độ lệch pha giữa hai điểm. Hai điểm trên cùng phương truyền sóng cách nhau d thì dao động lệch pha:
Δφ = 2π·d/λ
Bước 3 – Điều kiện ngược pha. Ngược pha nghĩa là Δφ = (2k + 1)π. Với hai điểm gần nhau nhất ta lấy k = 0, tức Δφ = π:
2π·d/λ = π ⇒ d = λ/2 = 2/2 = 1 m.
Vậy chọn B.
Vì sao loại các phương án còn lại?
- A. 0,5 m = λ/4: hai điểm cách nhau λ/4 thì lệch pha π/2 (vuông pha), không phải ngược pha.
- C. 2,0 m = λ: hai điểm cách nhau một bước sóng thì lệch pha 2π, tức dao động cùng pha.
- D. 2,5 m = 1,25λ: ứng với độ lệch pha 2,5π, tức bằng π/2 cộng 2π, vẫn là vuông pha; ngoài ra khoảng cách này cũng không phải nhỏ nhất.
Bảng nhớ nhanh: khoảng cách gần nhất theo độ lệch pha
| Quan hệ pha | Độ lệch pha Δφ | Khoảng cách gần nhất | Với λ = 2 m |
|---|---|---|---|
| Cùng pha | 2π | λ | 2 m |
| Ngược pha | π | λ/2 | 1 m |
| Vuông pha | π/2 | λ/4 | 0,5 m |
Mẹo nhớ: “Cùng pha cách một λ, ngược pha cách nửa λ, vuông pha cách một phần tư λ”. Chỉ cần tính đúng λ là ra ngay.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm “gần nhau nhất” với khoảng cách bất kì: khoảng cách ngược pha tổng quát là d = (k + 1/2)λ, chỉ khi k = 0 mới là nhỏ nhất.
- Quên đổi đơn vị: nếu đề cho chu kì bằng ms hoặc tốc độ bằng cm/s thì phải đổi trước khi tính λ.
- Nhầm điểm “ngược pha” với “li độ đối nhau ở mọi thời điểm”. Hai điểm ngược pha luôn có li độ trái dấu, nhưng chỉ đối nhau về độ lớn khi biên độ bằng nhau (sóng không tắt dần).
Bài luyện tập
- Một sóng cơ có tần số 5 Hz, tốc độ truyền 2 m/s. Tìm khoảng cách gần nhất giữa hai điểm dao động cùng pha.
Đáp án: λ = v/f = 0,4 m; hai điểm cùng pha gần nhất cách nhau 0,4 m. - Sóng có chu kì 0,5 s truyền với tốc độ 4 m/s. Hai điểm gần nhau nhất dao động vuông pha cách nhau bao nhiêu?
Đáp án: λ = 4 × 0,5 = 2 m; d = λ/4 = 0,5 m. - Với sóng ở đề bài (λ = 2 m), hai điểm M, N cách nhau 3 m trên phương truyền. Chúng dao động cùng pha, ngược pha hay vuông pha?
Đáp án: Δφ = 2π·3/2 = 3π, là số lẻ lần π nên M, N dao động ngược pha.
Câu hỏi thường gặp
Công thức tính bước sóng từ chu kì và tốc độ là gì?
λ = v·T = v/f. Với T = 2 s và v = 1 m/s thì λ = 2 m.
Hai điểm dao động ngược pha cách nhau bao nhiêu trên phương truyền sóng?
Cách nhau d = (k + 1/2)λ với k = 0, 1, 2,… Khoảng cách nhỏ nhất ứng với k = 0 là λ/2.
Hai điểm cách nhau một bước sóng dao động thế nào?
Chúng lệch pha 2π nên dao động cùng pha, luôn có cùng li độ và cùng chiều chuyển động.
Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng tính ra sao?
Δφ = 2π·d/λ, trong đó d là khoảng cách giữa hai điểm dọc theo phương truyền sóng.