Bài 10: Đặc trưng Vật lý của âm – Lý thuyết Vật lý 12 – Tìm đáp án

1.1. Âm thanh là gì?

• Sóng âm (acoustic) là sóng cơ truyền trong môi trường rắn, lỏng hoặc khí.

  1.2. Nguồn gốc của âm thanh là gì?

  • Nguồn âm là vật dao động phát ra âm.

  • Tần số âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm.

    1.3. Âm thanh, hạ âm, siêu âm

    

    Ví dụ:

    

    Động vật có thể phát ra và cảm nhận sóng siêu âm

    1.4. Âm thanh

    • Môi trường truyền âm thanh:

      • Âm thanh truyền được trong môi trường rắn, lỏng, khí, không truyền được trong chân không.

      • Âm thanh khó truyền qua các vật liệu xốp như bông, len…\(\rightarrow\) gọi là vật liệu cách âm.

      • Tốc độ âm thanh:

        • Trong mọi môi trường, âm thanh truyền đi với tốc độ hữu hạn.

        • Ví dụ: Tốc độ âm thanh trong một số chất:

          

          2.1. Tần số âm

          • Tần số âm thanh là một trong những tính chất vật lý quan trọng nhất của âm thanh.

            2.2. Cường độ âm và mức cường độ âm

            • Mức âm thanh:

              • Cường độ âm là năng lượng trong một đơn vị thời gian mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng.

                • Ký hiệu: i

                • Đơn vị: w/m2 (watt trên mét vuông).

                • Mức cường độ âm thanh:

                  • Công thức: l(b) = \(\log\frac{i}{i_0}\)

                  • Đơn vị: b (này)

                  • Nếu sử dụng đơn vị đề-xi-ben (decibel): 1b=10db

                    hoặc l(db) = 10lg(\(\frac{i}{i_0}\))

                    • Một số mức cường độ âm đáng chú ý:

                      • 0 db: ngưỡng nghe

                      • 30 decibel: thì thầm

                      • 40 db: cuộc trò chuyện bình thường

                      • 60 db: Tiếng ồn cửa hàng lớn

                      • 90 db: tiếng ồn đường phố

                      • 120 decibel: sấm gầm, máy bay cất cánh

                      • 130 db: ngưỡng đau

                        2.3. giai điệu và hài hòa.

                        • Nếu một sợi dây dao động theo sóng thì sợi dây phát ra âm có tần số thấp nhất (đã biết tần số fmin trong cột sóng dừng). Ta gọi tần số này là tần số fo và gọi nó là âm cơ bản (còn gọi là họa âm thứ nhất).

                        • Thí nghiệm cho thấy dây đàn này còn phát ra các họa âm ở các tần số 2fo, 3fo, 4fo…. gọi là họa âm bậc 2, họa âm bậc 3, họa âm bậc 4… Các họa âm có biên độ khác nhau tạo nên đồ thị dao động của nhạc cụ phát ra cùng một nốt nhạc. Sự khác biệt này được phân biệt bởi âm sắc của chúng.

                        • Tính chất vật lý thứ ba của âm thanh là bản đồ rung động của nó.

                          Bài 1:

                          Cường độ âm tại một điểm trong môi trường là \(10^{-5}w/m^2\). Biết rằng cường độ âm chuẩn là \(i_0=10^{-12} w/m^2\) . Mức cường độ âm tại điểm đó là bao nhiêu?

                          Hướng dẫn giải:

                          \(l(db)=10log\frac{i}{i_0}=10log\frac{10^{-5}}{10^{-12}}=70(db)\)

                          Bài 2:

                          Gọi \(i_0\) là cường độ âm chuẩn, nếu mức cường độ âm là 1(db), hãy tính cường độ âm?

                          Hướng dẫn giải:

                          \(\begin{array}{l} lg\frac{i}{{{i_0}}} = {10^{ – 1}} = 0,1\\ \to i = { 10^{0,1}}{i_0} = 1,26{i_0} \end{array}\)

                          Bài 3:

                          Nguồn âm là nguồn điểm đẳng hướng trong không gian. Giả sử không có hấp thụ và không có phản xạ. Khi cách nguồn âm 10m mức cường độ âm là 80db Hỏi khi cách nguồn âm 1m thì cường độ âm là bao nhiêu?

                          Hướng dẫn giải:

                          \(\begin{array}{l} \frac{{{i_1}}}{{{i_2}}} = {(\frac{{{r_2}}}{{{r_1} ) }})^2} = \frac{1}{{100}}\\ \to {i_2} = 100{i_1}\\ {l_1} = 10lg\frac{{{i_1 }}}{{{i_0}}}(db);\\ {l_2} = 10lg\frac{{{i_2}}}{{{i_0}}}(db) = 10lg\frac{{ 100 {i_1}}}{{{i_0}}}(db)\\to {l_2} = 10(2 + log\frac{i}{{{i_0}}}) = 20 + {l_2 } = 100(db) \end{array}\)