Bài 5. Sóng và sự truyền sóng trang 34, 35, 36, 37, 38 Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo

KĐ

Vào lúc 9 giờ 22 phút, sáng ngày 14/03/2022, một trận động đất xảy ra tại tỉnh Điện Biên (Theo Báo Tuổi trẻ). Vì sao tại những nơi như một số huyện giáp ranh của tỉnh Sơn La cách tâm chấn khoảng 20 km, nhà cửa và các đồ đạc, vật dụng của gia đình lại bị rung lắc? Động đất đã lan truyền như thế nào?

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Một số huyện giáp ranh của tỉnh Sơn La cách tâm chấn khoảng 20 km, nhà cửa và các đồ đạc, vật dụng của gia đình lại bị rung lắc do dư chấn của động đất. 

Động đất xuất phát từ tâm chấn của động đất và lan truyền ra khắp các lớp trên bề mặt của Trái Đất. Tại tâm chấn thì sóng khối lan đến bề mặt sẽ tạo ra sóng mặt. Các sóng này có vận tốc lan truyền khác nhau và biên độ khác nhau.

CH

Dự đoán trạng thái của mặt nước trong cốc nước khi ta gõ lên mặt bản một cách liên tục và đủ mạnh tại một vị trí gần cốc nước. Giải thích hiện tượng và tiến hành thí nghiệm để kiểm chứng.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Lúc đó mặt nước sẽ có những dao động trên bề mặt do sự lan truyền dao động từ mặt bàn đến cốc nước và hiện lên những gợn sóng trên bề mặt.

CH 1

Quan sát Hình 5.3 và dự đoán phương chuyển động của quả bóng khi có sóng trên mặt nước trong điều kiện lặng gió.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Quả bóng chỉ dao động lên xuống tại vị trí đó vì các phần tử môi trường chỉ dao động trong một phạm vi không gian rất hẹp, trong khi sóng truyền đi rất xa.

CH 2

Em hãy cho biết những tác hại của sóng địa chấn (động đất).

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Tác động trực tiếp của các trận động đất là rung cuộn mặt đất, gây ra hiện tượng nứt vỡ, làm sụp đổ các công trình xây dựng, gây sạt lở đất, lở tuyết. Mức độ nghiêm trọng của nó dựa trên cường độ, khoảng cách tính từ chấn tâm, và các điều kiện về địa chất, địa mạo tại nơi bị ảnh hưởng 

Động đất cũng thường gây ra hỏa hoạn khi chúng phá hủy các đường dây điện và các đường ống khí

Các trận động đất xảy ra dưới đáy biển có thể gây ra lở đất hay biến dạng đáy biển, làm phát sinh sóng thần (những đợt sóng lớn tràn qua các đại dương rồi đổ bộ vào đất liền). Đôi khi động đất còn khiến núi lửa hoạt động, thậm chí là những núi lửa đã tắt từ lâu…

CH 3

Quan sát Hình 5.5, hãy so sánh phương truyền sóng và phương dao động của từng điểm trên lò xo trong hai trường hợp.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Phương truyền sóng của Hình 5.5a là dọc theo trục lò xo

Phương truyền sóng của Hình 5.5b vuông góc với trục lò xo

Các điểm trên lò xo sẽ dao động theo phương truyền sóng.

LT

Lấy một số ví dụ về sóng dọc và sóng ngang trong thực tế.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Sóng âm khi truyền trong không khí hay trong chất lỏng là sóng dọc

Sóng truyền trên mặt nước là sóng ngang.

CH

Quan sát Hình 5.7, xét trên phương vuông góc với bức tường, nhận xét về chiều truyền của sóng âm trước và sau khi gặp bức tường.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Phương truyền của sóng âm là tới hướng vuông góc về phía mặt tường, khi gặp mặt tường sẽ phản xạ lại về hướng phát ra âm thanh.

CH

Quan sát Hình 5.9, nhận xét về hình dạng của chiếc thìa. Thực hiện thí nghiệm kiểm chứng và giải thích.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Hình ảnh của chiếc thìa bị gãy ở mặt phân cách giữa nước và không khí vì các tia sáng khi truyền từ nước ra không khí bị đổi phương truyền do đó ta thấy chiếc thìa bị gãy.

LT 1

Giải thích vì sao vào những đêm mùa lạnh, ta có thể nghe được âm thanh từ xa trong khi vào mùa nóng ta lại không thể nghe được dù ở cùng khoảng cách.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Vào mùa lạnh các phân tử khí trong không khí sẽ ít dao động nên ít gây cản trở cho việc truyền sóng âm thanh còn vào mùa nóng các phân tử khí sẽ dao động hỗn loạn hơn nên gây cản trở trong quá trình truyền sóng âm thanh nên ta có thể nghe được âm thanh từ xa vào mùa lạnh trong khi vào mùa nóng ta lại không thể nghe được dù ở cùng khoảng cách.

LT 2

Khi mở hé cánh cửa để ánh sáng đi qua khe hẹp (Hình 5.11), ta quan sát thấy ánh sáng loang ra một khoảng lớn hơn kích thước khe hẹp. Hãy giải thích hiện tượng này.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng này là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, khi phương truyền ánh sáng truyền qua khe cửa đã thay đổi làm cho sóng lan rộng ở phía bên kia của khe cửa.

VD

Vận dụng những kiến thức về sóng để giải thích vì sao dơi (Hình 5.13) có thể phát hiện ra chướng ngại vật bằng cơ chế phát sóng siêu âm (là sóng âm có tần số lớn hơn 20.000 Hz).

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Con dơi phát ra sóng siêu âm mà sóng thì phản xạ được khi gặp vật cản. Sóng siêu âm gặp vật cản thì ngay lập tức phản xạ lại và dơi nhận được tín hiệu (vì vận tốc sóng siêu âm quá lớn) và biết được phía trước nó có vật cản để nó xử lý.

Bài 1

Xét sóng nước truyền qua vị trí của phao câu cá đang nổi trên mặt nước khi lặng gió như Hình 5.P.1. Phao có trôi đi theo phương truyền của sóng nước không? Vì sao?

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

Phao không trôi đi theo phương truyền sóng vì các phần tử môi trường chỉ dao động trong một phạm vi không gian rất hẹp, trong khi sóng truyền đi rất xa.

Bài 2

Hình 5.P.2 mô tả hai loại sóng địa chấn truyền trong môi trường khi xảy ra động đất: sóng P (sóng sơ cấp) và sóng S (sóng thứ cấp). Hãy phân biệt hai sóng địa chấn này thuộc sóng dọc hay sóng ngang. Giải thích.

Phương pháp giải:

Áp dụng kiến thức đã học

Lời giải chi tiết:

- Sóng sơ cấp (Primary waves) hay sóng dọc, sóng P, là sóng có phương dao động của hạt môi trường xảy ra dọc theo phương truyền. Sóng P là sóng nén, sóng áp suất, truyền nhanh hơn sóng khác. Trong quan sát động đất nó đến trạm địa chấn đầu tiên, nên có tên là sơ cấp (Primary). Sóng này có thể đi qua loại vật liệu bất kỳ, gồm cả chất lỏng, khí, và có thể truyền nhanh gần gấp đôi so với tốc độ của sóng S. Trong địa vật lý thăm dò quen dùng thuật ngữ sóng dọc để chỉ sóng P.

- Sóng thứ cấp (Secondary waves) hay sóng ngang (Shear waves), sóng S, là sóng có phương dao động của hạt môi trường ngang theo phương truyền. Sóng S truyền chậm hơn sóng P, giá trị thường cỡ 60% tốc độ sóng P ở cùng môi trường đó. Trong quan sát động đất nó đến trạm địa chấn sau sóng P, nên có tên là thứ cấp (Secondary). Sóng S chỉ truyền trong chất rắn hoặc thể vô định hình gần rắn, không truyền qua chất lỏng và khí. Trong địa vật lý thăm dò quen dùng thuật ngữ sóng ngang để chỉ sóng S.

Lí thuyết