Chào các em học sinh yêu quý,

Hôm nay chúng ta sẽ cùng nhau giải một bài tập về sóng cơ trên mặt nước, một phần kiến thức rất thú vị trong chương trình Vật lý lớp 11 của chúng ta. Các em hãy chú ý theo dõi nhé!

Đề bài của chúng ta như sau:

Đề bài: Đặt mũi nhon S(gắn vào đầu của một thanh thép nằm ngang) chạm mặt nước. Khi lá thép dao động với tần số 120Hz, tạo trên mặt nước một sóng có biên độ 6mm, biết rằng khoảng cách giữa 9 gợn lồi liên tiếp là 4cm. Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước.

***

Phân tích đề bài và xác định các đại lượng:

Trước hết, chúng ta hãy cùng phân tích các dữ kiện mà đề bài đã cho và xác định yêu cầu của bài toán.

• Tần số dao động của nguồn (lá thép): Đây là tần số của sóng tạo ra trên mặt nước.
  
  Ký hiệu: \(f\)
  
  Giá trị: \(f = 120 \, \text{Hz}\)
• Biên độ sóng:
  
  Ký hiệu: \(A\)
  
  Giá trị: \(A = 6 \, \text{mm}\).
  
  Lưu ý: Dữ kiện này không cần thiết để tính tốc độ truyền sóng. Đây là một thông tin phụ, đôi khi được đưa vào đề bài để kiểm tra khả năng chọn lọc thông tin của các em.
• Khoảng cách giữa 9 gợn lồi liên tiếp: Đây là một dữ kiện quan trọng giúp chúng ta xác định bước sóng của sóng.
  
  Ký hiệu: \(D\)
  
  Giá trị: \(D = 4 \, \text{cm}\)
• Yêu cầu của bài toán: Tính tốc độ truyền sóng trên mặt nước.
  
  Ký hiệu: \(v\)

Kiến thức cần áp dụng:

Để giải bài này, chúng ta cần nhớ hai công thức cơ bản liên quan đến sóng cơ:

1. Công thức tính bước sóng (\(\lambda\)) từ khoảng cách giữa các gợn lồi (hoặc gợn lõm) liên tiếp:
   
   Khoảng cách giữa \(N\) gợn lồi (hoặc gợn lõm) liên tiếp chính là \((N-1)\) bước sóng.
   
   Công thức: \(D = (N-1)\lambda\)
2. Công thức liên hệ giữa tốc độ truyền sóng (\(v\)), bước sóng (\(\lambda\)) và tần số (\(f\)):
   
   Công thức: \(v = \lambda \cdot f\)

Các bước giải chi tiết:

Bây giờ, chúng ta sẽ bắt tay vào giải bài toán theo các bước cụ thể sau:

Bước 1: Xác định bước sóng (\(\lambda\)) của sóng.

Theo đề bài, khoảng cách giữa 9 gợn lồi liên tiếp là 4 cm.

Số lượng gợn lồi liên tiếp là \(N = 9\).

Vậy, số khoảng bước sóng giữa 9 gợn lồi liên tiếp sẽ là \(N – 1 = 9 – 1 = 8\) bước sóng.

Ta có phương trình:

\(8 \lambda = 4 \, \text{cm}\)

Từ đó, chúng ta tính được bước sóng (\(\lambda\)):

\(\lambda = \frac{4 \, \text{cm}}{8}\)

\(\lambda = 0.5 \, \text{cm}\)

Để thống nhất đơn vị trong hệ SI (mét, giây), chúng ta nên đổi bước sóng từ centimet sang mét:

\(\lambda = 0.5 \, \text{cm} = 0.005 \, \text{m}\)

Bước 2: Tính tốc độ truyền sóng (\(v\)) trên mặt nước.

Chúng ta đã có các giá trị:

• Tần số \(f = 120 \, \text{Hz}\)
• Bước sóng \(\lambda = 0.005 \, \text{m}\)

Áp dụng công thức liên hệ giữa tốc độ truyền sóng, bước sóng và tần số: \(v = \lambda \cdot f\)

Thay các giá trị vào công thức:

\(v = 0.005 \, \text{m} \cdot 120 \, \text{Hz}\)

\(v = 0.6 \, \text{m/s}\)

Nếu muốn, chúng ta cũng có thể giữ đơn vị centimet cho bước sóng và tốc độ sẽ có đơn vị cm/s:

\(v = 0.5 \, \text{cm} \cdot 120 \, \text{Hz}\)

\(v = 60 \, \text{cm/s}\)

Kết luận:

Vậy, tốc độ truyền sóng trên mặt nước là \(0.6 \, \text{m/s}\) (hoặc \(60 \, \text{cm/s}\)).

Các em thấy đó, chỉ cần nắm vững các công thức cơ bản và phân tích kỹ đề bài là chúng ta có thể giải quyết được các bài toán tưởng chừng phức tạp. Hãy luôn luyện tập để nâng cao kỹ năng giải bài nhé!

Chúc các em học tốt!

Thầy/Cô giáo Vật lý.