Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí

Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí Bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí

Bài thực hành số ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ I Mục tiêu - Thông qua thực hành học sinh nắm tính chất nguồn âm, truyền sóng âm không khí tượng tổng hợp sóng âm cột không khí - Rèn luyện kĩ thực hành, phương pháp làm giảm sai số chủ quan xác định giá trị phép đo II Cơ sở lí thuyết Âm dao động cơ, đặc trưng đại lượng: - Tần số biến thiên khoảng 16Hz đến 20.000Hz, đại lượng đặc trưng cho độ cao âm Tần số thấp tương ứng với âm trầm, tần số cao tương ứng với âm bổng Dưới 16Hz người ta gọi hạ âm (hay đê âm), 20.000Hz người ta gọi siêu âm - Cường độ tín hiệu gây cảm giác âm tương ứng với độ to Cường độ tín hiệu mô tả đồ thị, biên độ dao động Cường độ âm chuẩn chọn với tần số 1000Hz, gọi I Cường độ âm chuẩn gây nên độ to âm chuẩn, để so sánh độ to âm với độ to âm chuẩn, người ta dùng mức cường độ âm đo Ben (kí hiệu B) tính theo công thức: L(B) = lg(I/I0), thông thường người ta tính theo dB với 1dB = 0,1B Vì tai người thường có khả phân biệt hai cường độ âm khác 1dB Công thức thường dùng L(dB) = 10 lg(I/I 0) Cường độ âm lớn gây cảm giác độ to lớn Tuy nhiên quan hệ không tỷ lệ thuận, đồng thời cảm giác âm có ngưỡng nghe ngưỡng đau (trong khoảng 20dB đến 130 dB) Tiếng nói trung bình có độ to khoảng 40dB Về độ to mà tai người cảm nhận không phụ thuộc vào cường độ âm mà phụ thuộc vào tần số âm - Số lượng hài tín hiệu đặc trưng cho âm sắc Đặc tính hiểu, với tín hiệu âm phân tích tín hiệu thành tín hiệu có dạng hình sin với biên độ tần số khác theo quy luật định Thành phần tín hiệu phân tích gọi hài tín hiệu (số hài âm gọi họa âm), số lượng hài phụ thuộc vào tính tín hiệu âm Có thể thí dụ, hai người nói có độ to độ cao nhau, phân biệt tiếng người với người họa âm hai âm khác Ngoài âm đặc trưng đại lượng liên quan đến truyền âm, tượng cộng hưởng âm Khi truyền âm môi trường đó, sóng âm bị phản xạ trở lại, chúng kết hợp với tạo nên tượng sóng dừng Khi đó, ta tìm vị trí tương ứng với bụng sóng hay nút sóng Do mối quan hệ vận tốc truyền sóng với bước sóng tần số âm, nên người ta xác định đại lượng biết hai đại lượng Chẳng hạn để xác định vận tốc âm truyền môi trường đó, ta sử dụng hệ thức: λ/2 A L λ v= λ v = λf T Khảo sát tượng sóng dừng ống hình trụ 9λ/4 7λ/4 5λ/4 3λ/4 λ/4 Nguồn âm âm thoa đặt trước miệng ống, phía đầu pit-tông di chuyển để thay đổi độ dài cột không khí Sóng âm từ âm thoa giao thoa với sóng phản xạ tạo thành sóng đứng có nút bụng xen kẽ Khi chiều dài cột không khí ống có giá trị λ/4, 3λ/4, 5λ/4, 7λ/4, 9λ/4…thì xảy tượng cộng hưởng ta nghe to Khoảng cách nút hay bụng λ/2, miệng ống bụng sóng pit-tông nút sóng Khi xác định f λ, ta tính vận tốc truyền sóng âm cột không khí III Dụng cụ thí nghiệm Dụng cụ gồm: - Máy phát tần số, điều chỉnh biên độ (0 - 6V) tần số 0,1 1000Hz - Giá có ống thuỷ tinh - Pit-tông có dây kéo - Loa điện - Bộ âm thoa 440Hz 520Hz búa cao su - Khớp nối đỡ loa âm thoa - Dây nối IV Các bước tiến hành thí nghiệm Lắp ráp hệ thống thí nghiệm lên đế chân, dùng khớp nối gắn loa điện động miệng loa gần sát miệng ống thủy tinh Nối loa với máy phát tần số, chọn tần số 500Hz, dùng dây kéo pittông di chuyển ống thuỷ tinh, lúc âm nghe to Xác định vị trí âm nghe lớn nhất, sau kéo pittông tiếp tục tìm xem vị trí khác nghe âm lớn Khoảng cách hai vị trí liền nghe to khoảng cách hai bụng sóng Thực với tần số khác âm xác định lại khoảng cách hai vị trí nghe to Bảng số liệu có mẫu sau f Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Lần Lần Lần Lần Lần Lần 500Hz 600Hz 440Hz 520Hz Với số liệu thu tính vận tốc theo công thức v = λ.f (m/s), so sánh với vận tốc theo lí thuyết Kết chênh lệch giá trị xác định phụ thuộc vào yếu tố chủ quan người đo Âm nghe to cộng hưởng khó xác định xác, cho pit-tông di chuyển qua lại quanh vị trí nghe to để tìm vị trí Thực tương tự âm thoa, cách thay vị trí loa âm thoa (hai nhánh âm thoa nằm dọc theo trục ống thuỷ tinh) Dùng búa gõ nhẹ xác lên nhánh âm thoa, thực kéo pittông để âm nghe rõ to nhất, đánh dấu vị trí thứ Sau kéo tiếp píttông đến vị trí khác để nghe âm to đánh dấu vị trí thứ hai Các số đo ghi vào bảng số liệu theo bảng Dựa vào bảng số liệu, tính λ tính vận tốc tương ứng với tần số nguồn âm, điền kết tính vào bảng V Một số điểm cần lưu ý - Với âm thoa gõ xong tắt dần âm, di chuyển pit-tông không kịp thời không nghe âm to Vì nên ước lượng khoảng vị trí mà ta cần di chuyển pit-tông để thực xác định âm cộng hưởng - Bố trí miệng loa cách miệng ống thuỷ tinh khoảng vài mm vừa, mếu để sát làm cho áp suất ống khác với áp suất ống pit-tông di chuyển, kết không xác - Đối với âm thoa, thực xác định vị trí nghe to nhất, cần gõ vào âm thoa liên tục để tránh âm bị giảm cường độ dao động tắt dần tương đối nhanh - Cần lưu ý giữ dây pittông, tránh buông tay làm pittông rơi xuống gây hỏng loa VI Câu hỏi mở rộng Vì âm thoa có hai nhánh theo dạng chữ U? bỏ nhánh có không? Vì cách gõ âm thoa, hướng búa gõ cần theo hướng nối hai nhánh âm thoa mà không theo hướng vuông góc với hướng đó? Giải thích kết tính vận tốc truyền âm với nguồn âm âm thoa thường bé vận tốc với nguồn âm hộp loa? Chọn tần số âm để dễ thực thí nghiệm nội dung này? Chọn cường độ âm lớn hay nhỏ dễ xác định âm nghe to cộng hưởng? Đề xuất phương án cải tiến dụng cụ thí nghiệm này? VII Báo cáo thực hành THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm hành: thực Viết báo cáo theo nội dung sau: - Tóm tắt lí thuyết: o Sóng dừng điều kiện có sóng dừng o Sự hình thành sóng dừng âm ống hình trụ o Biểu thức tính vận tốc truyền âm thông qua tần số âm bước sóng - Chuẩn bị dụng cụ lắp ráp thí nghiệm o Thứ tự lắp ráp thiết bị thí nghiệm lên giá o Cách kiểm tra loa điện động o Nêu cách gõ âm thoa để âm phát rõ o Động tác kéo pittông phát vị trí có âm to - Bảng số liệu thực hành số liệu tính toán với sai số f Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Vị trí Khoảng cách λ v =λ.f Lần Lần Lần Lần Lần Lần trung bình (cm) (m/s) 500Hz 600Hz 440Hz 520Hz - Nhận xét chung thí nghiệm o Kết thu có sai khác nhiều với số liệu lí thuyết hay không o Thao tác khó thực thí nghiệm Hãy nêu cách thực thân mà cho ưu việt o Với tần số nguồn âm dụng cụ không thực nội dung thí nghiệm này? ... tiến dụng cụ thí nghiệm này? VII Báo cáo thực hành THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ Họ tên: Lớp: Nhóm: Ngày làm hành: thực Viết báo cáo theo nội dung sau: - Tóm... kết tính vận tốc truyền âm với nguồn âm âm thoa thường bé vận tốc với nguồn âm hộp loa? Chọn tần số âm để dễ thực thí nghiệm nội dung này? Chọn cường độ âm lớn hay nhỏ dễ xác định âm nghe to cộng... phân biệt tiếng người với người họa âm hai âm khác Ngoài âm đặc trưng đại lượng liên quan đến truyền âm, tượng cộng hưởng âm Khi truyền âm môi trường đó, sóng âm bị phản xạ trở lại, chúng kết hợp