Mô tả sóng, sóng ngang và sóng dọc

Hình nào mô tả sóng dọc? (a) Một sợi dây nhảy được rung tay lên xuống, sóng chạy dọc sợi dây. (b) Kéo dãn rồi đẩy mạnh đầu một lò xo dài đặt trên bàn, thấy chỗ nén chạy dọc theo lò xo. (c) Ánh sáng từ Mặt Trời. (d) Tiếng nói truyền trong không khí.

Giải. (a) dây dao động lên xuống, sóng chạy ngang: sóng ngang. (b) các vòng lò xo đi lại dọc trục, trùng phương truyền: sóng dọc. (c) ánh sáng là sóng điện từ, sóng ngang. (d) sóng âm trong khí: sóng dọc. Đáp án: (b) và (d).

Một người ngồi trên bờ thấy $8$ ngọn sóng đi qua trước mặt trong $14$ s. Hai chiếc phao ở trên cùng một phương truyền, giữa chúng có $6$ đỉnh sóng liên tiếp và khoảng cách giữa phao đầu và phao cuối (đặt đúng ở hai đỉnh ngoài cùng) là $3{,}0$ m. Tính $T$, $f$, $\lambda$ và $v$.

Giải. $8$ ngọn sóng đi qua ứng với $7$ chu kì: $T=\dfrac{14}{7}=2{,}0$ s, $f=0{,}5$ Hz. $6$ đỉnh liên tiếp ứng với $5$ bước sóng: $\lambda=\dfrac{3{,}0}{5}=0{,}60$ m. $v=\lambda f=0{,}60\cdot0{,}5=0{,}30\,\text{m/s}$. Kiểm: $\lambda/T=0{,}60/2{,}0=0{,}30$.

Một âm có tần số $440$ Hz truyền từ không khí ($v_1=340\,\text{m/s}$) vào nước ($v_2=1480\,\text{m/s}$). Tính bước sóng trong mỗi môi trường (làm tròn đến $0{,}01$ m).

Giải. $f$ không đổi $=440$ Hz. $\lambda_1=\dfrac{340}{440}\approx0{,}77$ m; $\lambda_2=\dfrac{1480}{440}\approx3{,}36$ m. Tỉ số $\lambda_2/\lambda_1=v_2/v_1\approx4{,}35$.

Thấy tia chớp, $3{,}0$ s sau thì nghe tiếng sấm. Coi ánh sáng đến tức thì, tốc độ âm $340\,\text{m/s}$. Chỗ sét đánh cách người quan sát bao xa?

Giải. $s=vt=340\cdot3{,}0=1020$ m, tức khoảng $1{,}0$ km.

Sóng ngang trên một sợi dây có $v=12\,\text{m/s}$ và bước sóng $0{,}80$ m. Tính $f$ và $T$ của nguồn.

Giải. $f=\dfrac{v}{\lambda}=\dfrac{12}{0{,}80}=15$ Hz; $T=\dfrac1f=\dfrac1{15}\approx0{,}067$ s.

Sóng nước có $f=2{,}0$ Hz, $\lambda_1=0{,}60$ m ở vùng nước sâu. Khi vào vùng nông, bước sóng còn $0{,}45$ m. Tính tốc độ ở hai vùng.

Giải. $v_1=\lambda_1f=1{,}20\,\text{m/s}$. Tần số không đổi nên $v_2=\lambda_2f=0{,}45\cdot2{,}0=0{,}90\,\text{m/s}$. Sóng chậm lại khi vào vùng nông.