Câu hỏi
Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Trên dây, A là một điểm nút, B là điểm bụng gần A nhất với AB = 18 cm, M là một điểm trên dây cách B một khoảng 12 cm. Biết rằng trong một chu kỳ sóng, khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của phần tử B nhỏ hơn vận tốc cực đại của phần tử M là 0,1s. Tốc độ truyền sóng trên dây là
- A 3,2 m/s
- B 5,6 m/s
- C 4,8 m/s
- D 2,4 m/s
Phương pháp giải:
Áp dụng công thức tính tốc độ truyền sóng trên dây:\(\text{v = }\frac{\text{ }\!\!\lambda\!\!\text{ }}{\text{T}}\)
Từ khoảng cách AB ta tính được bước sóng. Khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của của phần tử B nhỏ hơn vận tốc cực đại của phần tử M giúp xác định chu kì của dao động.
Lời giải chi tiết:
A là điểm nút và B là điểm bụng gần A nhất nên:
\(\text{AB = }\frac{\text{ }\!\!\lambda\!\!\text{ }}{\text{4}}\Rightarrow \text{ }\!\!\lambda\!\!\text{ = 4}\text{.AB = 18}\text{.4 = 72 (cm)}\)
Điểm M cách B một khoảng: 12 cm \(=\frac{\text{ }\!\!\lambda\!\!\text{ }}{\text{6}}\)
\(\Rightarrow \) Biên độ dao động của điểm M: \({{\text{A}}_{\text{M}}}\text{ = }\frac{{{\text{A}}_{\text{B}}}}{\text{2}}\)\(\Rightarrow {{\text{v}}_{\text{Mmax}}}\text{= }\!\!\omega\!\!\text{ }{{\text{A}}_{\text{M}}}\text{ = }\frac{\text{1}}{\text{2}}{{\text{v}}_{\text{Bmax}}}\)
\(\Rightarrow \) Khi phần tử B có vận tốc dao động bằng vận tốc cực đại của phần tử M, phần tử B có li độ: \(x=\frac{\sqrt{3}}{2}{{\text{A}}_{\text{B}}}\)
Do đó, trong một chu kì sóng, khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của phân tử B nhỏ hơn vận tốc cực đại của phần tử M là:
\(\text{4}\text{.}\frac{\text{T}}{\text{12}}\text{ = }\frac{\text{T}}{\text{3}}\text{ = 0,1}\Rightarrow \text{T = 0,3 (s)}\)
\(\Rightarrow \text{v = }\frac{\text{ }\!\!\lambda\!\!\text{ }}{\text{T}}\text{ = }\frac{0,72}{0,3}\text{ = 2,4 (m/s)}\)
Chọn D