Mở đầu SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 34): 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?
Trả lời:
- 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.
1. Quá trình truyền sóng
Câu hỏi 1 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 34): 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.
Trả lời:
- 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.
Câu hỏi 2 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 35): 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.
Trả lời:
- Khi có sóng truyền qua, quả bóng sẽ dao động lên xuống theo phương thẳng đứng.
Câu hỏi 3 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 35): Em hãy cho biết những tác hại của sóng địa chấn (động đất).
Trả lời:
- 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…
- Khi sóng địa chấn truyền đến, mặt đất thực hiện các đạo động và bị sạt lở; gây nứt vỡ, sụp đổ các công trình xây dựng. Một trận động đất cường độ lớn có thể gây ra những thiệt hại đáng kể về sinh mạng, của cải vật chất. Ví dụ như trận động đất gần đây nhất tại Thổ Nhĩ Kỳ và Syria vào tháng 2 năm 2023 đã tàn phá rất nhiều toà nhà và cướp đi hơn 45 000 sinh mạng (Nguồn: Báo Dân trí).
2. Sóng dọc và sóng ngang
Câu hỏi 4 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 35): 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.
Trả lời:
- 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.
Luyện tập SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 36): Lấy một số ví dụ về sóng dọc và sóng ngang trong thực tế.
Lời giải:
* Ví dụ về sóng dọc:
- Âm thanh do chiếc loa kéo phát ra.
- Con lắc lò xo treo thẳng đứng, kéo vật nặng xuống dưới thả tay cho dao động, dao động của con lắc lò xo là sóng dọc.
* Ví dụ về sóng ngang:
- Ném một hòn đá cuội xuống mặt nước, thấy trên mặt nước có sóng dao động, đó là sóng ngang.
- Sóng điện từ: sóng vô tuyến, sóng vi ba, …
3. Một số tính chất của sóng
a. Hiện tượng phản xạ
Câu hỏi 5 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 36): 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.
Trả lời:
- Sóng tới và sóng phản xạ có phương truyền sóng vuông góc với bức tường và có chiều truyền sóng ngược nhau.
b. Hiện tượng khúc xạ
Câu hỏi 6 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 37): Quan sát Hình 5.9, nhận xét về hình dạng của chiếc thìa. Thực hiện thí nghiệm kiểm chứng và giải thích.
Trả lời:
- 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.
Luyện tập SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 37): 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.
Lời giải:
- 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.
c. Hiện tượng nhiễu xạ
Luyện tập SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 37): 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.
Lời giải:
- Đây là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng. Phương truyền của ánh sáng bị thay đổi, làm cho sóng ánh sáng lan rộng ở phía bên kia của khe.
Vận dụng SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 38): 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).
Lời giải:
- 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 tập
Bài tập 1 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 38): 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?
Lời giải:
- 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 tập 2 SGK Vật Lí 11 Chân trời sáng tạo Bài 5 (trang 38): Hình 5P.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.
Lời giải:
- Sóng sơ cấp thuộc sóng dọc, sóng thứ cấp thuộc sóng ngang.
+ Vì: dựa vào hình vẽ ta thấy đối với sóng sơ cấp thì các phần tử sóng dao động có phương trùng với phương truyền sóng, còn với sóng thứ cấp thì các phần tử sóng dao động vuông góc với phương truyền sóng.