Biên độ sóng là gì? Công thức và bài tập tính biên độ sóng

Trong vật lý, Biên độ sóng là khoảng cách từ đáy đến đỉnh của một con sóng. Vậy để hiểu rõ hơn về biên độ sóng là gì? Cũng như công thức và bài tập ứng dụng như thế nào sẽ được Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa chia sẻ trong bài viết dưới đây.

1. Biên độ sóng là gì?

• Biên độ sóng là đại lượng đo lường khoảng cách tối đa mà một điểm trên một sóng dao động di chuyển ra khỏi vị trí cân bằng. Nó thể hiện độ lớn tối đa của biến đổi trong mức độ biến đổi của sóng.
• Trong một sóng dao động, điểm biên độ cao nhất được gọi là điểm cực đại và điểm biên độ thấp nhất được gọi là điểm cực tiểu. Biên độ của sóng được xác định bằng khoảng cách từ vị trí cân bằng đến điểm cực đại hoặc điểm cực tiểu.
• Biên độ được đo bằng đơn vị của đại lượng đang được dao động. Ví dụ, trong trường hợp sóng âm, biên độ được đo bằng đơn vị của áp suất âm thanh, như pascal (Pa) hoặc decibel (dB). Trong trường hợp sóng điện từ, biên độ có thể được đo bằng đơn vị của trường điện hoặc trường từ, như volt một mét (V/m) hoặc tesla (T).
• Biên độ của sóng quyết định về mức độ cường độ của sóng và có tác động đến các tính chất của sóng như âm lượng, độ sáng, hay mức độ cường độ của tín hiệu.
• Biên độ (Amplitude): Biên độ là đại lượng đo lường khoảng cách tối đa mà một điểm trên một sóng dao động di chuyển ra khỏi vị trí cân bằng. Nó thể hiện độ lớn tối đa của biến đổi trong mức độ biến đổi của sóng.
• Điểm cực đại (Crest): Điểm cực đại là điểm trên một sóng có biên độ cao nhất. Nó là vị trí cao nhất của sóng so với vị trí cân bằng.
• Điểm cực tiểu (Trough): Điểm cực tiểu là điểm trên một sóng có biên độ thấp nhất. Nó là vị trí thấp nhất của sóng so với vị trí cân bằng.
• Biên độ áp suất (Pressure Amplitude): Trong sóng âm, biên độ áp suất là biên độ của biến đổi áp suất âm thanh. Nó đo lường độ lớn tối đa của áp suất trong sóng âm.
• Biên độ điện từ (Electromagnetic Amplitude): Trong sóng điện từ, biên độ điện từ là biên độ của trường điện hoặc trường từ. Nó đo lường độ lớn tối đa của trường điện hoặc trường từ trong sóng điện từ.

2. Công thức tính biên độ sóng

Công thức để tính biên độ của sóng phụ thuộc vào loại sóng và phương thức biểu diễn sóng. Dưới đây là một số công thức phổ biến để tính biên độ cho các loại sóng phổ biến:

• Sóng điều hòa (Harmonic wave):
  Biên độ (A) của sóng điều hòa được định nghĩa là nửa khoảng cách từ đỉnh đến đáy của sóng. Do đó, công thức tính biên độ là:
  A = (Đỉnh – Đáy) / 2
• Sóng âm (Sound wave):
  Trong sóng âm, biên độ (A) đo lường độ lớn tối đa của áp suất âm thanh. Biên độ áp suất (ΔP) có thể được tính bằng công thức:
  A = ΔP / 2
• Sóng điện từ (Electromagnetic wave):
  Biên độ của sóng điện từ đo lường độ lớn tối đa của trường điện hoặc trường từ. Công thức tính biên độ sẽ phụ thuộc vào biểu diễn sóng cụ thể (ví dụ: biên độ trường điện hoặc biên độ trường từ).

Lưu ý rằng các công thức trên chỉ là một số ví dụ phổ biến. Công thức chính xác để tính biên độ có thể thay đổi tùy thuộc vào các thông số và biểu diễn cụ thể của sóng đang xét.

3. Bài tập về biên độ sóng

Dưới đây là một bài tập về tính toán biên độ sóng:

Bài tập 1: Một sóng âm có biên độ là 0.05 Pa. Hãy tính giá trị của biên độ áp suất (ΔP) của sóng.

Giải:

• Biên độ áp suất (ΔP) có thể được tính bằng công thức:
  ΔP = 2A
• Trong đó:
  A là biên độ của sóng âm.
• Với giá trị biên độ A = 0.05 Pa, ta có:
  ΔP = 2 * 0.05 = 0.1 Pa
• Vậy, giá trị của biên độ áp suất (ΔP) của sóng âm là 0.1 Pa.
• Lưu ý: Trong bài tập này, giá trị biên độ áp suất được tính dựa trên công thức tỉ lệ trực tiếp với biên độ của sóng âm.

Bài tập 2: Một sóng điều hòa được biểu diễn bằng phương trình sau: y(x, t) = 0.2sin(4πx – 2πt), trong đó y là biến đổi của sóng tại vị trí x và thời gian t (x và t đều được đo bằng mét). Hãy tính biên độ của sóng này.

Giải:

• Trong trường hợp này, biên độ của sóng là giá trị tuyệt đối của hệ số trước hàm sin trong phương trình sóng điều hòa.
• Biên độ (A) được tính bằng công thức:
  A = |hệ số trước hàm sin|
• Trong phương trình sóng, hệ số trước hàm sin là 0.2. Vì vậy, biên độ của sóng là:
  A = |0.2| = 0.2
• Vậy, biên độ của sóng điều hòa này là 0.2.
• Lưu ý: Trong bài tập này, biên độ được tính bằng cách lấy giá trị tuyệt đối của hệ số trước hàm sin trong phương trình sóng điều hòa.

Bài viết trên Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa vừa chia sẻ đến bạn kiến thức về biên độ sóng là gì và những bài tập minh họa. Hi vọng bài viết này hữu ích với bạn. Nếu vẫn còn thắc mắc xin liên hệ qua số HOTLINE 1900 2276 để được hỗ trợ thêm.