Công thức tính tốc độ truyền sóng

Tốc độ truyền sóng là số lượng không gian mà sóng đi qua trong một đơn vị thời gian. Công thức tính tốc độ truyền sóng là:
v = λ * f
trong đó:
v là tốc độ truyền sóng (theo m/s). λ là độ dài sóng (theo m). f là tần số của sóng (theo Hz).
Ví dụ, nếu tần số của một sóng là 10 Hz và độ dài sóng là 0,1 m, thì tốc độ truyền sóng là: v = 0,1 m * 10 Hz = 1 m/s.
Chú ý: Công thức trên chỉ áp dụng đối với sóng điện tử và sóng điện tử từ trong vật liệu không có tính điện. Trong trường hợp sóng đi qua qua vật liệu có tính điện, tốc độ truyền sóng có thể khác so với công thức trên.c độ truyền sóng là gì? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.

a. Sóng cơ là những dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất theo thời gian.           Thí dụ: Sóng ở bề mặt chất lỏng, sóng âm, sóng trên sợi dây đàn hồi ...     b. Phân loại sóng cơ: Có nhiều loại. Sóng ngang: là sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Thí dụ: Sóng trên mặt nước ... Sóng ngang chỉ truyền trong R, L.   Sóng dọc: là sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Thí dụ: Sóng âm, sóng trên một lò xo... Sóng dọc truyền được trong R, L, K.        c. Sóng cơ không truyền được trong chân không. Quá trình truyền sóng là quá trình truyền dao động còn  các phần tử vật chất chỉ dao động tại vị trí ( Phần tử vật chất được minh họa bằng dấu chấm màu đỏ)   4. Các đại lượng đặc trưng cho sóng cơ             a. Biên độ sóng a: là biên độ dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua.         b. Tần số sóng f: là tần số dao động của các phần tử vật chất.                                     f sóng = f nguồn = f dao động     c. Chu kỳ sóng T : là chu kỳ dao động của các phần tử vật chất môi trường có sóng truyền qua.                             T sóng = T nguồn = T dao động       d. Bước sóng λ: Bước sóng là khoảng cách gần nhất giữa hai điểm trên phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau. Bước sóng là quãng đường mà sóng truyền trong một chu kỳ dao động. Công thức:                     e. Tốc độ truyền sóng v :        Vận tốc sóng là vận tốc truyền pha dao động. Vận tốc truyền sóng phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền (tính đàn hồi và mật độ môi trường). Vận tốc truyền sóng giảm : R → L → K  Vận tốc sóng khác vận tốc dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua. Nếu phương trình sóng là u=acos(ωt) thì vận tốc dao động của các phần tử vật chất khi sóng truyền qua là:  vdđ=u'=(acos(ωt))' =-aωtsin(ωt)  5. Phương trình sóng từ một nguồn truyền đến một điểm:     a. Phương trình sóng nguồn:            Giả sử có một nguồn sóng dao động tại O với phương trình: Biên độ sóng ngang có thể là a hoặc A.                b. Phương trình sóng tại điểm M cách O một khoảng d.  Thời gian sóng truyền từ O đến M là d/v  Dao động tại M chậm pha hơn dao động tại O. Li độ tại O   u(t - Δt) = u(t)   li độ tại M ở thời điểm t.                  Phương trình dao động tại điểm M với OM=d:                            6. Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng       a. Công thức độ lệch pha:    Gọi M là điểm trên phương truyền sóng cách nguồn khoảng dM hoặc xM .       b. Các trường hợp: Nếu Δφ = k2p : Cùng pha.                d=nl              Nếu Δφ = (2k + 1)p : Ngược pha.     d=(2n+1)l/2              Nếu Δφ = (2k + 1)p/2 : Vuông pha.   d=(2n+1) l/4

Bài viết này sẽ tổng hợp tất cả các cách biến và hữu dụng nhất để tính được tần số sóng. Từ công thức tính tần số dựa vào bước sóng trong phần sóng, sóng điện từ cho đến tần số góc của chuyện động tròn.

Tần số hoặc tần số sóng, là phép đo số lượng dao động ghi nhận được trong một thời gian xác định. Tùy thuộc vào các thông tin để bài cho mà bạn có thể tính được tần số theo cách này hay cách khác.

Vậy thì còn ngại gì nữa mà không lấy giấy bút ra, thực hành và nắm bắt ngay tất tần tật các công thức mà bạn có thể sử dụng mọi lúc mọi nơi như thế này. Bắt đầu nào!

I. Công thức tần số: Dựa vào bước sóng.

1. Công thức: Khi biết trước bước sóng và vận tốc dao động, tần số có thể được tính như sau: f = V / λ

- Trong công thức này, Vlà vận tốc sóng, f là tần số vàλlà bước sóng.

- Ví dụ : Một âm thanh lan truyền trong không khí có bước sóng là 322nm, vận tốc của nó là 320m/s. Hỏi tần số là bao nhiêu?

2. Đổi bước sóng sang đơn vị m nếu cần thiết. Nếu bước sóng được cho ở dạng nano-mét, bạn cần sang đơn vị chuẩn là mét bằng cách lấy giá trị đó chia cho số nanomet trong một mét.

Chú ý, khi giá trị bạn đang xử lý rất bé hoặc rất lớn, bạn cần phải chuyển giá trị đó về dạng số liệu khoa học chuẩn để dễ dàng hơn. Trong bài viết này, một vài giá trị có thể không được ghi dưới dạng chuẩn, nên khi bạn làm bài tập hoặc bài kiểm tra hoặc tham gia vào diễn đàn khoa học, bạn cần đổi lại.

Ví dụ: λ = 322 nm

322 nm x (1 m / 109 nm) = 3,22 x 10-7 m = 0,000000322 m (Đơn vị chuẩn)

3. Vận tốc sóng chia cho bước sóng. Để tính tần số, f, ta lấy vận tốc lan truyền của sóng,V, chia cho bước sóng ở đơn vị mét,λ.

Ví dụ: f = V / λ = 320 / 0,000000322 = 993788819,88 = 9,94 x 108 Hz (Đơn vị tần số)

II.Công thức tần số: Tần số sóng điện từ trong chân không

1. Công thức. Công thức tần số sóng trong chân không cũng sẽ giống với công thức tính trong môi trường ngoài chân không. Tuy nhiên, trong môi trường chân không thì vận tốc sóng sẽ không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác, vì thế vận tốc sóng điện từ trong trường hợp này sẽ bằng với vận tốc ánh sáng. Do đó, công thức tính là:f = C / λ

Ta có,Clà vận tốc ánh sáng, flà tần số vàλlà bước sóng.

Ví dụ: một sóng điện từ có bước sóng là 569 nm truyền trong môi trường chân không. Hỏi tần số f của sóng điện từ này là bao nhiêu?

2. Quy đổi bước sóng về đơn vị chuẩn m nếu cần.. Tuy nhiên, nếu bước sóng được đưa dưới đơn vị khác, ví dụ như micromet chửa chuẩn, bạn cần chuyển đổi về đơn vị mét bằng cách lấy giá trị đó chia cho số micromet trong một mét.

Chú ý, khi giá trị bạn đang xử lý rất bé hoặc rất lớn, bạn cần phải chuyển giá trị đó về dạng số liệu khoa học chuẩn để dễ dàng hơn. Trong bài viết này, một vài giá trị có thể không được ghi dưới dạng chuẩn, nhưng khi bạn làm bài tập hoặc bài kiểm tra hoặc tham gia vào diễn đàn khoa học, bạn cần đổi lại.

Xem thêm: Soạn Bài Mùa Xuân Nho Nhỏ Lớp 9, Văn Học Hiện Đại Lớp 9

Ví dụ: λ = 573 nm

573 nm x (1 m / 109 nm) = 5,73 x 10-7 m = 0,000000573m

3. Lấy tốc độ ánh sáng chia cho bước sóng.<1>Vận tốc ánh sáng là một hằng số, nên trong trường hợp đề bài có cho sẵn giá trị này hay không thì ta vẫn sẽ dùng3.00 x 108 m/slà vận tốc ánh sáng. Lấy giá trị này chia cho bước sóng theo đơn vị m.

Ví dụ: f = C / λ = 3,00 x 108 / 5,73 x 10-7 = 5,24 x 1014 Hz (Đơn vị tần số)

III. Công thức tính tần số: Dựa trên thời gian hoặc chu kỳ

1. Công thức. Tần số và thời gian là hai đại lượng cần để hoàn thành một dao động sóng và chúng tỉ lệ nghịch với nhau . Vậy công thức tần số khi biết thời gian hoàn thành dao động là:f = 1 / T<2>

Trong đó,flà tần số vàTlà chu kỳ thời gian hay lượng thời gian cần để chúng hoàn thành một dao động.

Ví dụ: Một sóng hoàn thành dao động trong 0,32 giây. Hỏi tần số của sống là bao nhiêu?

2. Lấy số dao động chia cho tổng thời gian. Thường thì đề bài sẽ cho ta thời gian cần thiết để hoàn thành một dao động, trong trường hợp này, ta lấy nghịch đảo của chu kỳ thời gian (lấy 1 chia cho T). Nếu chu kỳ thời gian có sẵn là chu kỳ của nhiều dao động, bạn cần lấy số dao động chia cho tổng chu kỳ thời gian để có thể hoàn thành tất cả các dao động đó.

Ví dụ A: f = 1 / T = 1 / 0,32 = 3,1252

3. Ghi đáp án. Bằng cách thực hiện phép tính như trên thì ta sẽ có được tần số của sóng. Bạn cần ghi kèm theo đơn vị tần số là Hz.

Ví dụ A: Tần số của sóng là 3,125 Hz.

IV. Công thức tính tần số: Dựa trên tần số góc

1. Khi đã biết tần số góc của một sóng, để tính tần số chuẩn của sóng đó, ta áp dụng công thức sau : f = ω / (2π)<3>

Trong đó,ωlà tần số góc và flà tần số chuẩn. Cũng như các bài toán khác thìπlà hằng số pi.

Ví dụ: một sóng chuyển động tròn có tần số góc là 7,16 radian trên giây. Hỏi tần số của sóng là bao nhiêu?

2. Nhân đôi giá trị pi để ta xác định được mẫu số theo công thức trên, ta nhân giá trị pi, tức 3,14, với 2.

Ví dụ: 2 * π = 2 * 3,1415 = 6,283

3. Lấy tần số góc chia cho 2 π. Lấy tần số góc của sóng, được cho dưới đơn vị là radian trên giây, chia cho 6,283 (2 π) giá trị thu được khi nhân đôi giá trị của hằng số π .

Ví dụ: f = ω / (2π) = 7,17 / (2 * 3,1415) = 7,17 / 6,283 = 1,14 Hz

Vừa rồi chúng ta đã cùng đi qua những công thức tính tần số phổ biến nhất mà chúng ta có thể bất ngờ gặp phải khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Các bạn hãy luyện tập thật nhiều để làm thật thành thục khi sử dụng.

Cùng với đó đối với từng công thức sẽ gắn với một kiến thức nhất định của chương trình học, hay học hiểu những phần đó để không áp dụng nhầm lẫn giữa các công thức tính tần số khi làm bài tập và thi cử nhé.

Chúc các bạn thành công với những công thức này và hẹn các bạn vào các bài viết công thức sắp tới nhé!