Ở bờ biển, ta thấy các con sóng nối tiếp nhau xô vào bờ. Các con sóng lớn có thể lan truyền hàng trăm kilômét trên mặt biển trước khi đập vào bờ.
Hình 1.1 mô tả các con sóng đến gần bờ sau quãng đường dài lan truyền trên mặt biển.
Vậy sóng được tạo ra và lan truyền như thế nào?
Lấy một ví dụ về sóng.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiVí dụ về sóng:
- Một ca sĩ đứng trên sân khấu hát, người ở dưới khán đài nghe thấy, đó là sự lan truyền của sóng âm.
- Một người đang đi xe máy buổi tối, bật đèn chiếu sáng, lập tức phía trước mặt được chiếu sáng, đó là sự lan truyền sóng ánh sáng.
- Ti vi sử dụng ăng ten để thu tín hiệu từ vệ tinh, đó là sự lan truyền sóng điện từ.
(Trả lời bởi Phan Văn Toàn)
Xác định biên độ và bước sóng được mô tả trong đồ thị li độ u (cm) – khoảng cách x (cm) ở Hình 1.3.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiBiên độ sóng A = 6 cm
Ta thấy từ gốc x = 0 đến vị trí x = 56 có 7 khoảng, từ đó xác định được độ dài mỗi khoảng là 8 cm. Bước sóng ứng với 8 khoảng nên λ=64cm .
(Trả lời bởi Phan Văn Toàn)
Chứng tỏ rằng từ định nghĩa về bước sóng, tốc độ sóng, tần số sóng, có thể rút ra công thức (1.2).
\(v=\lambda f\)
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiBước sóng \(\lambda \)là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì sóng T.
Tốc độ của sóng v là tốc độ lan truyền của sóng trong không gian.
Do đó: \(v = \frac{\lambda }{T}\)(1).
Tần số sóng f là số dao động mà mỗi điểm sóng thực hiện trong một đơn vị thời gian.
\(f = \frac{1}{T}\)(2).
Từ (1)(2) suy ra \(v = \lambda f\)(đpcm).
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Xác định bước sóng của các sóng ở Bảng 1.1. cho rằng tốc độ sóng trong mỗi môi trường là hằng số với một nhiệt độ và áp suất xác định.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiSử dụng công thức λ=vf
(Trả lời bởi Phan Văn Toàn)
Loại sóng
Tốc độ truyền sóng (m/s)
Tần số (Hz)
Bước sóng (m)
Sóng nước trong bể chứa
0,12
6
0,02
Sóng âm trong không khí
300
20 đến 20000 (vùng nghe được)
0,015 đến 15
Lấy ví dụ chứng tỏ sóng truyền năng lượng.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiVí dụ ném một viên sỏi xuống mặt nước, thấy có sóng xuất hiện, một lát sau thấy cánh bèo gần đó nhấp nhô theo sóng. Chứng tỏ nhờ lực liên kết của các phân tử nước, năng lượng sóng đã được truyền từ nguồn sóng tới các điểm khác, dẫn đến cánh bèo nhấp nhô theo sóng.
(Trả lời bởi Phan Văn Toàn)
Cường độ của một sóng sẽ bị suy giảm khi truyền đi trong không gian. Khi sóng lan truyền, biên độ sóng giảm dần. Biết rằng cường độ sóng tỉ lệ với bình phương của biên độ sóng. Tại vị trí mà biên độ sóng giảm còn một nửa so với nguồn phát thì cường độ sóng tại đó thay đổi như thế nào so với tại nguồn?
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiCường độ sóng I tỉ lệ với bình phương của biên độ sóng A.
\(I = k{A^2}\)(với k là hằng số).
Tại vị trí mà biên độ sóng giảm còn một nửa, cường độ sóng là \(I' = k{\left( {\frac{A}{2}} \right)^2} = \frac{1}{4}k{A^2} = \frac{I}{4}\).
Vậy cường độ sóng giảm đi 4 lần tại vị trí mà biên độ sóng giảm còn một nửa.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Mô tả chuyển động của phân tử số 0 trên Hình 1.4 trong thời gian từ t = 0 đến t = T.
Từ đó chỉ ra mối liên hệ giữa khoảng thời gian T biểu diễn trong Hình 1.4 với chu kì dao động của phần tử số 0 và với chu kì sóng trên dây
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiTại thời điểm \(t = 0\), phần tử số 0 ở tại ví trí cân bằng, sau đó phần tử chuyển động đến vị trí biên dương tại thời điểm \(t = \frac{T}{4}\)và quay lại vị trí cân bằng tại thời điểm \(t = \frac{T}{2}\). Phần tử tiếp tục đến vị trí biên âm tại thời điểm \(t = \frac{{3T}}{4}\)và quay lại vị trí cân bằng tại thời điểm \(t = T\). Phần tử số 0 hoàn thành một dao động.
Qua đồ thị, ta thấy được T là chu kì sóng trên dây. Mặt khác, T cũng là chu kì dao động của phần tử số 0.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)
Hãy chỉ ra hướng chuyển động của phần tử số 6 ở thời điểm \(\dfrac{T}{4}\), phần tử số 12 ở thời điểm \(\dfrac{5T}{4}\), phần tử số 18 ở thời điểm \(\dfrac{6T}{4}\) và so sánh với hướng truyền sóng. Phân biệt phương dao động với phương truyền sóng. Từ đó, phân biệt tốc độ của phần tử môi trường đang dao động với tốc độ sóng.
Hãy giải thích vì sao về đêm và sáng sớm, ta có thể nghe rõ tiếng chuông chùa hoặc chuông nhà thờ từ rất xa.
Thảo luận (1)Hướng dẫn giảiVào ban đêm và sáng sớm, nhiệt độ không khí ở gần mặt đất thấp hơn so với ở trên cao. Sau khi tiếng chuông truyền đi, sóng âm sẽ truyền lệch về nơi có nhiệt độ thấp hơn (gần mặt đất), vì vậy có thể nghe rõ tiếng chuông từ nơi rất xa.
(Trả lời bởi Hà Quang Minh)