Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.. ▪ Âm cơ bản[r]
(1)I LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1 Một số khái niệm
- Sóng âm: Sóng âm sóng truyền mơi trường khí, lỏng, rắn Tần số sóng âm tần số âm
- Nguồn âm: Một vật phát dao động phát âm nguồn âm Tần số âm phát tần số nguồn âm
- Âm nghe đƣợc có tần số từ 16 Hz đến 20000 Hz gây cảm giác âm tai người
- Hạ âm: Những sóng học tần số nhỏ 16Hz gọi sóng hạ âm, tai người khơng nghe Một số loài vật voi, chim bồ câu… nghe hạ âm
- Siêu âm: Những sóng học tần số lớn 20000Hz gọi sóng siêu âm, tai người khơng nghe Một số loại dơi, chó, cá heo nghe siêu âm
Tai người không nghe hạ âm siêu âm
- Môi trƣờng truyền âm: Âm truyền qua chất rắn, lỏng, khí
Âm khơng truyền qua chất xốp bơng, len Những chất gọi chất cách âm Chúng thường dùng để ốp vào tường cửa nhà hát, phòng ghi âm
- Tốc độ truyền âm: Sóng âm truyền mơi trường với tốc độ hồn toàn xác định
(2)của nhạc âm
▪ Tần số âm: Tần số của sóng âm tần số âm ▪ Cƣờng độ âm: W
P I
t S S
(đơn vị W / m2)
Cường độ âm I điểm đại lượng đo lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vng góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian
▪ Cƣờng độ âm điểm cách nguồn đoạn R: I = P 2
4πR ( đơn vị W / m
)
Với W (J), P(W) lượng, công suất phát âm nguồn, S (m2) diện tích mặt vng góc với phương truyền âm (với sóng cầu S diện tích mặt cầu
S R ) ▪ Mức cƣờng độ âm:
0 ( ) log I I 10L L B
I I
Hoặc
0 ( ) 10 log I L dB
I
2 2
2
0
logI logI logI I 10L L
L L
I I I I
Với -12
0
I =10 W / m gọi cường độ âm chuẩn f = 1000 Hz
Đơn vị mức cường độ âm Ben (B), thường dùng đềxiben (dB): 1B = 10dB
▪ Âm họa âm : Sóng âm nhạc cụ phát tổng hợp nhiều sóng âm phát lúc Các sóng có tần số f, 2f, 3f Âm có tần số f họa âm bản, âm có tần số 2f, 3f hoạ âm thứ 2, thứ 3, Tập hợp hoạ âm tạo thành phổ nhạc âm nói
▪ Đồ thị dao động âm : nhạc âm nhạc cụ khác phát hồn tồn khác 3 Các nguồn âm thƣờng gặp:
▪ Dây đàn: Tần số đàn phát (hai đầu dây cố định hai đầu nút sóng) Ta có: f = k v k *
2
Ứng với k = l suy âm phát âm có tần số v f =
2
k = 2, 3, có hoạ âm bậc (tần số 2f1 ), bậc (tần số 3f1)
(3)Ta có: v ( )
f = k+0,5 k
Ứng với k = 0âm phát âm có tần số f1
v
k = 2, 3, có hoạ âm bậc (tần số 3f1 ), bậc (tần số 5f1)
4 Độ cao
- Độ cao âm đặc trưng sinh lí âm gắn liền với tần số âm
- Âm nghe (cao) tần số lớn Âm nghe trầm (thấp) tần số nhỏ Chú ý rằng, tần số 880 Hz gấp đôi 440 Hz khơng thể nói âm có tần số 880 Hz cao gấp đơi âm có tần số 440 Hz được
5 Độ to
- Độ to âm khái niệm nói đặc trưng sinh lí âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm
- Tuy nhiên ta lấy mức cường độ âm làm số đo độ to âm - Độ to âm phụ thuộc vào cường độ âm, mức cường độ âm tần số âm 6 Âm sắc
- Các nhạc cụ khác phát âm có độ cao tai ta phân biệt âm nhạc cụ, chúng có âm sắc khác
Ví dụ: Một đàn ghita đàn violon hay kèn sacxophon phát nốt la, độ cao Khi nghe ta dễ ràng phân biệt âm đàn ghi ta, âm violon âm kèn phát âm sắc
- Âm có độ cao nhạc cụ khác phát có chu kì đồ thị dao động chúng có dạng khác
- Vậy, âm sắc đặc trưng sinh lí âm, giúp ta phân biệt âm nguồn khác phát Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm
II PHƢƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP
(4)Ví dụ 1: Một sóng âm truyền từ khơng khí vào nước thì: A Tần số bước sóng thay đổi
B Tần số không thay đổi, cịn bước sóng thay đổi C Tần số thay đổi, cịn bước sóng khơng thay đổi D Tần số bước sóng khơng thay đổi
Lời giải:
Sóng âm truyền qua mơi trường tần số song khơng thay đổi Vận tốc song thay đổi nên bước sóng v
f
thay đổi Chọn B Ví dụ 2: Khi nói sóng âm, phát biểu sau sai? A Sóng có tần số nhỏ 16Hz gọi sóng hạ âm B Sóng hạ âm khơng truyền chân khơng C Sóng có tần số lớn 20000Hz gọi sóng siêu âm D Sóng siêu âm truyền chân khơng
Lời giải Sóng âm khơng truyền chân khơng Chọn D Ví dụ 3: Điều sau sai nói sóng âm?
A Sóng âm sóng học truyền mơi trường vật chất rắn, lỏng, khí B Sóng âm sóng học dọc
C Sóng âm khơng truyền chân khơng
D Vận tốc truyền âm mơi trường phụ thuộc vào nhiệt độ Lời giải
(5)Ví dụ 4: Chọn câu sai câu sau Sóng âm: A không truyền chân không
B truyền mơi trường rắn, lỏng, khí C Có vận tốc truyền phụ thuộc nhiệt độ
D Chỉ có sóng âm có tần số khoảng từ 16Hz đến 2000Hz truyền không khí Lời giải:
Sóng âm truyền ba mơi trường rắn lỏng khí không truyền chân không Chọn D
Ví dụ 5: Hãy chọn kết luận :
A Sóng âm khơng truyền nước
B Cường độ âm lượng sóng âm truyền qua đơn vị diện tích đơn vị thời gian C Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường
D Sóng âm truyền chân khơng
Lời giải Vận tôc truyền âm phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường
Cường độ âm I điểm đại lượng đo lượng mà sóng âm tải qua đơn vị diện tích đặt điểm đó, vng góc với phƣơng truyền sóng đơn vị thời gian Chọn C
Ví dụ 6: Độ cao âm phụ thuộc yếu tố nguồn âm.? A Pha dao động
B Tần số
C Biên độ dao động D Tất yếu tố
(6)Ví dụ 7: Tai ta cảm nhận âm khác biệt nốt nhạc Đô, Rê, Mi, Fa, Sol, La, Si chúng phát từ nhạc cụ định âm khác :
A biên độ âm B cường độ âm C tần số âm D âm sắc Lời giải:
Do âm khác tần số âm Chọn C Ví dụ 8: Âm sắc đặc tính sinh lí âm phụ thuộc vào
A tần số B biên độ
C biên độ tần số D cường độ âm
Lời giải:
Âm sắc liên quan mật thiệt đến đồ thị dao động âm phụ thuộc vào biên độ tần số âm Chọn C Ví dụ 9: Hai âm có độ cao, chúng có đặc điểm đặc điểm sau ?
A Cùng tần số B Cùng biên độ C Cùng bước sóng mơi trường D Cả đáp án A C
Lời giải: Hai âm có độ cao có tần số
Mặt khác v f
nên mơi trường có bước sóng Chọn D Ví dụ 10: Cường độ âm lượng âm:
A Truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc phương truyền âm, đơn vị W / m2 B Truyền đơn vị thời gian, đơn vị W / m2
C truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm, đơn vị W / m2
D truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm, đơn vị J / s
(7)Cường độ âm lượng âm truyền đơn vị thời gian qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền âm, đơn vị W / m2
Chọn A
Ví dụ 11: Trong q trình truyền sóng âm không gian đẳng hướng từ nguồn điểm khơng có hấp thụ âm, lượng sóng truyền tới điểm sẽ:
A giảm tỉ lệ với khoảng cách đến nguồn
B giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách đến nguồn C giảm tỉ lệ với lập phương khoảng cách đến nguồn D không đổi
Lời giải:
Năng lượng sóng truyền tới điểm giảm tỉ lệ với bình phương khoảng cách đến nguồn Chọn B Ví dụ 12: [ Trích đề thi chuyên Hạ Long – Quảng Ninh] Âm đàn bầu phát
A Có âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động âm B Nghe cao biên độ âm lớn
C Có độ cao phụ thuộc vào hình dạng kích thước hộp cộng hưởng D Nghe trầm tần số âm lớn
Lời giải: Âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động âm Chọn A
2 Dạng 2: Xác định đại lƣợng đặc trƣng sóng âm (Tần số, bƣớc sóng, vận tốc) - Bƣớc 1: Tóm tắt đề: Đề cho gì?, hỏi gì? Và đổi đơn vị sang đơn vị hợp pháp
- Bƣớc 2: Xác lập mối quan hệ đại lượng cho đại lượng tìm thơng qua công thức: - Cộng hƣởng âm:
Hai đầu nút sóng cộng hưởng âm : k (k )
(8)Một đầu nút sóng cịn đầu bụng sóng: (k+0,5) (k )
Số bó (bụng) sóng nguyên = k; Số bụng sóng = số nút sóng = k+1
Tốc độ truyền sóng: v = f = T
- Bƣớc 3: Suy biểu thức xác định đại lượng tìm theo đại lượng cho kiện - Bƣớc 4: Thực tính tốn để xác định giá trị đại lượng tìm lựa chọn câu trả lời
Ví dụ 1: Một ống sáo dài 75 cm, đầu bịt kín đầu hở, biết vận tốc truyền âm khơng khí 340 m/s Xác định tần số lớn mà ống sáo phát mà người bình thường nghe được? (Kết gần đến số sau dấu phẩy)
A 19,72 kHz B 19,94 kHz C 20,06 kHz D 19,83 kHz
Lời giải: Trong ống sáo có đầu bịt kín đầu để hở
Ta có: (k + 0,5) (k + 0,5) v f =(k + 0,5) v
2 2f
Để người bình thường nghe : f ≤ 20000 Hz
max v
(k + 0,5) 20000 k 87,7 k 87
Do tần số lớn : fmax 19,83kHz Chọn D
Ví dụ 2: Cho hai nguồn sóng âm kết hợp A, B đặt cách m dao động pha Di chuyển đoạn AB, người ta thấy có vị trí âm có độ to cực đại Cho biết tốc độ truyền âm khơng khí 350 m/s Tần số f nguồn âm có giá trị thoả mãn
A 350 Hz ≤ f ≤ 525 Hz B 175 Hz < f < 626,5 Hz C 350 Hz < f < 525 Hz D 175 Hz ≤ f < 262,5 Hz
Lời giải:
(9)Khoảng cực đại AB i =
Để có cực đại AB bên có cực đại suy khoảng cách từ nguồn đến O là:
350 350
2 d<3 1,5 350 f <525
2 f f
Chọn C
Ví dụ 3: Cột khí ống thủy tinh có độ cao l thay đổi nhờ điều chỉnh mực nước ống Đặt âm thoa miệng ống thủy tinh Khi âm thoa dao động, phát âm bản, ta thấy cột khí có sóng dừng ổn định Khi độ cao cột khí nhỏ 0 13cm ta nghe âm to nhất, biết đầu A hở bụng sóng, đầu B nút sóng, tốc độ truyền âm 340 m/s Tần số âm âm thoa phát là:
A 563,8 Hz B 658 Hz C 653,8 Hz D 365,8 Hz
Lời giải:
Khoảng từ bụng sóng đến nút liền kề
Khi đó:
v 340
13 cm =52 cm f = 653,8
4 0,52
Hz Chọn C
Ví dụ 4: Hai nguồn âm nhỏ S1, S2 giống (được coi hai nguồn kết hợp) phát âm pha biên độ Một người đứng điểm N với S1N = 3m S2N = 3,375m Tốc độ truyền âm khơng khí 330 m/s Tìm bước sóng dài để người N khơng nghe âm từ hai nguồn S1,S2 phát ra:
A 1 m B 0,5 m C 0, m D.0, 75 m Lời giải:
Để N không nghe âm N cực tiểu giao thoa Do nguồn ngược pha nên N sóng âm có biên độ cực tiểu khi: d1 d2 (k+0,5) =0,375
k+0,5
(10)Ví dụ 5: Một âm thoa có tần số dao động riêng 850 Hz đặt sát miệng ống nghiệm hình trụ đáy kín đặt thắng đứng cao 80 cm Đổ dần nước vào ống nghiệm đến độ cao 30 cm thấy âm khuếch đại lên mạnh Biết tốc độ truyền âm khơng khí có giá trị nằm khoảng 300 m/s ≤ v ≤ 350 m/s Hỏi tiếp tục đồ nước thêm vào ống có thêm vị trí mực nước cho âm khuếch đại mạnh?
A B C D
Lời giải: Trong ống nghiệm có đầu bịt kín đầu để hở
Ta có: (k + 0,5) (k + 0,5) v v = f
2 2f k + 0,5
510 v =
k + 0,5
Do 300 m/s v 350 m/s
k =
v = 340 m/s
Chiều cao lại cột nước 50 cm
Khi tiếp tục đổ nước vào ống chiều đài cột kí giảm dần, để âm khuyếch đại mạnh chiều dài cột khí phải thỏa mãn: 50 0,5 k =0,1
4 k k
Vậy đổ thêm nước có thêm vị trí làm cho âm khuyếch đại mạnh Chọn B
Ví dụ 6: Hai nguồn âm điểm phát sóng cầu đồng với tần số f = 680 Hz đặt A B cách 1m khơng khí Biết tốc độ truyền âm khơng khí v = 340 m/s Bỏ qua hấp thụ âm môi trường Gọi O điểm nằm đường trung trực AB cách AB 100m M điểm nằm đường thẳng qua O song song với AB, gần O mà nhận âm to Khoảng cách OM gần bằng:
A 40 m B 50 m C 60 m D 70 m
(11)Bước sóng: v 0,5m f
Tại M nghe to gần O M nằm cực đại số với k =
Suy ra: MA – MB Mặt khác:
2 AB
MA= h OM
2
2 AB
MB= h - OM
2
(với h = 100m)
Do đó:
2 2
m
100 (x 0,5) 100 (x 0,5 x = 57,74
) 0,5
(12)Website HOC247 cung cấp môi trường học trực tuyến sinh động, nhiều tiện ích thơng minh, nội dung giảng biên soạn công phu giảng dạy giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi kiến thức chuyên môn lẫn kỹ sư phạm đến từ trường Đại học trường chuyên danh tiếng
I. Luyện Thi Online
- Luyên thi ĐH, THPT QG: Đội ngũ GV Giỏi, Kinh nghiệm từ Trường ĐH THPT danh tiếng xây dựng khóa luyện thi THPTQG các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học Sinh Học
- Luyện thi vào lớp 10 chun Tốn: Ơn thi HSG lớp 9 luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán trường
PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An trường Chuyên khác
TS.Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Trịnh Thanh Đèo Thầy Nguyễn Đức Tấn. II. Khoá Học Nâng Cao HSG
- Toán Nâng Cao THCS: Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chun dành cho em HS THCS lớp 6, 7, 8, u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập trường đạt điểm tốt kỳ thi HSG
- Bồi dưỡng HSG Tốn: Bồi dưỡng phân mơn Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học và Tổ Hợp dành cho học sinh khối lớp 10, 11, 12 Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: TS Lê Bá Khánh Trình, TS Trần Nam Dũng, TS Pham Sỹ Nam, TS Lưu Bá Thắng, Thầy Lê Phúc Lữ, Thầy Võ Quốc Bá Cẩn đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia
III. Kênh học tập miễn phí
- HOC247 NET: Website hoc miễn phí học theo chương trình SGK từ lớp đến lớp 12 tất môn học với nội dung giảng chi tiết, sửa tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư liệu tham khảo phong phú cộng đồng hỏi đáp sôi động
- HOC247 TV: Kênh Youtube cung cấp Video giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa tập, sửa đề thi miễn phí từ lớp đến lớp 12 tất mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học Tiếng Anh
Vững vàng tảng, Khai sáng tương lai
Học lúc, nơi, thiết bi – Tiết kiệm 90%
Học Toán Online Chuyên Gia