Câu hỏi
Sóng dừng trên một sợi dây với bước sóng bằng 15cm và tần số 6Hz. Gọi M là bụng sóng dao động với biên độ bằng 6cm, C và D là hai điểm trên dây ở hai bên của M và cách M lần lượt là 0,375cm và 8,75cm. Vào thời điểm t1 thì tốc độ phần tử vật chất tại C bằng \(18\pi \sqrt{2}\) cm/s và đang tăng. Vào thời điểm t2 = t1 + 5/36 (s) thì tốc độ phần tử vật chất tại D bằng
- A \(31\pi \sqrt{3}) cm/s
- B \(18\pi \sqrt{3}\) cm/s
- C 54π cm/s
- D 0 cm/s
Phương pháp giải:
Biên độ dao động của điểm cách bụng sóng đoạn d là \(a=\left| 2A\cos \frac{2\pi d}{\lambda } \right|\)
Bước sóng λ = v/f
Hai điểm trên hai bó sóng dừng liên tiếp thì luôn dao động ngược pha.
Lời giải chi tiết:
f = 6Hz => ω = 12π (rad/s)
Biên độ sóng tại C và D là:
\({{A}_{C}}=\left| 6\cos \frac{2\pi .0,375}{15} \right|=5,926cm\)
\({{A}_{D}}=\left| 6\cos \frac{2\pi .8,75}{15} \right|=5,196cm\)
Giả sử phương trình dao động của C và D là:
xC = 5,926cos(12πt) => vC = 12π.5,926sin(12πt)
=> xD = 5,196cos(12πt + π) => vD =12π.5,196sin(12πt + π)
Thời điểm t1 ta có: vC = 12π.5,926sin(12πt1) = 18π$\sqrt{2}$ => t1= 0,5564s
Vận tốc của phần tử D ở thời điểm t2 = t1 + 5/36 (s) = 0,6953s là :
vD =12π.5,196sin(12πt2 + π) = - 169cm/s \(\approx -31\pi \sqrt{3}cm/s\)
Chọn A