Câu hỏi mở đầu trang 37

Đề bài: Sóng mặt nước và sóng âm truyền trong không khí có những đặc điểm gì giống và khác nhau?

Lời giải:

Giống nhau:

• Cả hai đều là sóng cơ, cần có môi trường vật chất để truyền đi.
• Đều mang năng lượng từ nguồn đi xa.
• Các phần tử môi trường chỉ dao động tại chỗ, không di chuyển theo sóng.

Khác nhau:

• Sóng mặt nước là sóng ngang — các phần tử nước dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
• Sóng âm trong không khí là sóng dọc — các phần tử không khí dao động theo phương trùng với phương truyền sóng.

I. Sóng ngang

Câu hỏi trang 37

Đề bài: Hình 9.1 mô tả một sóng ngang truyền trên dây đàn hồi. Hãy quan sát các mũi tên, từ đó chỉ ra phương dao động của các phần tử của dây và phương truyền sóng.

Lời giải:

Quan sát các mũi tên trên Hình 9.1:

• Mũi tên xanh (lên–xuống): chỉ phương dao động của các phần tử của dây → các phần tử dây dao động theo phương thẳng đứng.
• Mũi tên đỏ (sang phải): chỉ phương truyền sóng → sóng truyền theo phương ngang.

→ Hai phương này vuông góc với nhau. Đây chính là đặc điểm của sóng ngang.

II. Sóng dọc

Hoạt động trang 38

Đề bài: Dựa vào Hình 9.1 và Hình 9.2, hãy chỉ ra điểm giống và khác nhau giữa sóng dọc và sóng ngang.

Lời giải:

Giống nhau:

• Đều là sóng cơ, lan truyền trong môi trường vật chất.
• Đều mang năng lượng từ nguồn đi xa.
• Các phần tử môi trường chỉ dao động tại chỗ quanh vị trí cân bằng, không di chuyển theo sóng.

Khác nhau:

IV. Sử dụng mô hình sóng để giải thích một số tính chất của âm

Hoạt động trang 39

Đề bài: Quan sát Hình 9.4, mô tả biên độ và tần số của âm qua dao động kí để trả lời các câu hỏi sau:

• Ở Hình 9.4a loa phát ra âm có chu kì bằng bao nhiêu?

So với Hình 9.4a:

• Ở hình nào biên độ âm lớn hơn nhưng tần số không thay đổi?
• Ở hình nào tần số âm giảm nhưng không giảm biên độ?
• Ở hình nào biên độ âm giảm nhưng không giảm tần số?

Lời giải:

Chu kì âm ở Hình 9.4a:

Quan sát Hình 9.4a: trong khoảng thời gian 0,01 s, sóng âm thực hiện được 4 dao động.

$$T = \dfrac{0{,}01}{4} = 0{,}0025 ; \text{s}$$

So sánh các hình khác với Hình 9.4a:

• Biên độ lớn hơn nhưng tần số không đổi: đường sóng cao hơn a, số dao động như a → Hình b.
• Tần số giảm nhưng không giảm biên độ: số dao động ít hơn a (chu kì tăng), biên độ vẫn như a → Hình e.
• Biên độ giảm nhưng không giảm tần số: đường sóng thấp hơn a, số dao động như a → Hình c.

Câu hỏi trang 39

Đề bài:

1. Tại thời điểm mà sóng trên lò xo được mô tả trên Hình 9.2. Hãy xác định:

a) Sóng đã truyền được bao nhiêu bước sóng? b) Trong các điểm X, Y, Z, điểm nào là điểm chưa dao động?

2. Dải tần số của sóng âm mà một học sinh có thể nghe thấy từ 30 Hz đến 16 000 Hz. Tốc độ truyền âm trong không khí là 330 m/s. Tính bước sóng ngắn nhất của âm thanh trong không khí mà bạn học sinh đó nghe được.

Lời giải:

Câu 1.

a) Sóng đã truyền được bao nhiêu bước sóng?

Mỗi bước sóng tương ứng với một vùng dãn + một vùng nén liên tiếp. Quan sát Hình 9.2: trên phần lò xo đã có sóng truyền đến, ta đếm được 2 vùng dãn–nén đầy đủ.

→ Sóng đã truyền được 2 bước sóng.

b) Điểm nào chưa dao động?

• Điểm X nằm trong vùng dãn → đã dao động.
• Điểm Y nằm trong vùng nén → đã dao động.
• Điểm Z nằm trong phần lò xo “Sóng chưa truyền đến” → chưa dao động.

→ Trong ba điểm, điểm Z là điểm chưa dao động.

Câu 2.

Cho biết: tần số nghe được của học sinh từ 30 Hz đến 16 000 Hz; tốc độ truyền âm v = 330 m/s.

Áp dụng công thức: $\lambda = \dfrac{v}{f}$.

Ta thấy: vì v không đổi, tần số f càng lớn thì bước sóng λ càng nhỏ.

→ Bước sóng ngắn nhất ứng với tần số lớn nhất (f = 16 000 Hz).

$$\lambda_{\min} = \dfrac{v}{f_{\max}} = \dfrac{330}{16,000} = 0{,}020625 ; \text{m} \approx 2{,}06 ; \text{cm}$$

→ Bước sóng ngắn nhất của âm thanh mà học sinh đó nghe được là λ ≈ 2,06 cm.

Em có thể

Nêu được ví dụ trong thực tế chứng tỏ sóng truyền năng lượng

Lời giải:

Một số ví dụ chứng tỏ sóng truyền năng lượng trong thực tế:

• Sóng biển đánh vào bờ làm xói mòn bờ biển, cuốn trôi cát đá → sóng nước mang năng lượng.
• Sóng âm từ loa làm rung màng nhĩ giúp tai nghe được âm thanh; loa công suất lớn có thể làm rung các vật xung quanh.
• Sóng địa chấn (động đất) làm rung lắc, phá huỷ nhà cửa, công trình → sóng mang năng lượng rất lớn.
• Sóng siêu âm dùng để phá sỏi thận trong y học.

Nêu được ví dụ về sóng dọc và sóng ngang trong thực tiễn

Lời giải:

Ví dụ về sóng ngang:

• Sóng truyền trên mặt nước (sóng nước trên hồ, biển).
• Sóng truyền trên dây đàn ghi-ta khi gảy đàn.
• Sóng truyền trên dây nhảy khi rung đầu dây.

Ví dụ về sóng dọc:

• Sóng âm truyền trong không khí (tiếng nói, tiếng nhạc).
• Sóng truyền trên lò xo khi tác động lực dọc theo trục lò xo.
• Sóng siêu âm trong y học (siêu âm thai, siêu âm chẩn đoán bệnh).

Thầy Phạm Trần Quốc Anh

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Vật Lý THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Vật lý, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Lê Quí Đôn