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 = 18cm, M là một điểm trên dây cách B một khoảng 12cm. Biết rằng trong một chu kì 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 4,8 m/s
- B 2,4m/s
- C 3,2m/s
- D 5,6m/s
Phương pháp giải:
Khoảng cách giữa 1 nút và 1 bụng liên tiếp là \(\dfrac{\lambda }{4}\)
Biên độ của sóng dừng tại điểm M cách bụng sóng 1 khoảng d là: \({A_M} = 2a.\cos \dfrac{{2\pi d}}{\lambda } = A.\cos \dfrac{{2\pi d}}{\lambda }\)
(A = 2a là biên độ của bụng sóng)
Vận tốc truyền sóng: \(v = \dfrac{\lambda }{T}\)
Lời giải chi tiết:
Ta có: \(AB = \dfrac{\lambda }{4} = 18 \Rightarrow \lambda = 72cm\)
Biên độ sóng tại M:
\({A_M} = A.\cos \dfrac{{2\pi d}}{\lambda } = A.\cos \dfrac{{2\pi .12}}{{72}} = \dfrac{A}{2}\)
(Với A là biên độ của bụng sóng)
Vận tốc cực đại của phần tử tại M:
\({v_{M\max }} = \omega {A_M} = \dfrac{{\omega A}}{2}\)
Vận tốc cực đại của phần tử tại B (bụng sóng):
\({v_{B\max }} = \omega {A_B} = \omega A\)
Theo đề bài: Khoảng thời gian mà độ lớn vận tốc dao động của phần tử B nhỏ hơn vận tốc cực đại tại M là 0,1s. Ta có:
\(\Delta t = 4.\dfrac{T}{{12}} = 0,1s \Rightarrow T = 0,3s\)
Tốc độ truyền sóng trên dây là:
\(v = \dfrac{\lambda }{T} = \dfrac{{72}}{{0,3}} = 240cm/s = 2,4m/s\)
Chọn B.