VL12 Ôn tập chương III
SÓNG CƠ HỌC – ÂM HỌC
A SỰ LAN TRUYỀN SÓNG.
1.Sóng cơ học là gì?
Sóng cơ học là những dao động đàn hồi lan
truyền trong môi trường vật chất theo thời
gian.
2. Giải thích hiện tượng sóng. Giữa các
phần tử vật chất có những lực liên kểt đàn
hồi. Khi một phần tử A dao động , lực liên
kết kéo các phần tử kế bên dao động theo
(dao động cưỡng bức) nhưng chậm pha hơn
một chút. Lực này cũng kéo A về vị trí cũ.
Lực liên kết đóng vai trò như lực đàn hồi
trong con lắc lò xo.
Trong môi trường có sóng lan truyền, chỉ
có trạng thái dao động , tức là pha của dao
động truyền đi, còn bản thân các phần tử
dao động tại chỗ.
*Các loại sóng cơ học. Có hai loại sóng cơ
học:
a) Sóng ngang: Sóng có phương dao động
vuông góc với phương truyền sóng ( VD
sóng trên mặt nước). Sóng ngang truyền
được trong môi trường rắn và trên mặt chất
lỏng.
b) Sóng dọc: Sóng có phương dao động
trùng với phương truyền sóng (VD: sóng
âm).Sóng âm truyền được trong môi trường
rắn, lỏng và khí.
4. Các đại lượng đặc trưng của sóng.
, d
2
phương trình dao động tại M do các sóng
truyền từ A và B tới M lần lượt là :
- u
A
= A
1
cos ω(t-d
1
/v)
- u
B
= A
2
cos ω(t-d
2
/v)
Dao động tại M là dao động tổng hợp hai
dao động này, biên độ dao động phụ thuộc
độ lệch pha hai dao động thành phần:
a) Vị trí các điểm biên độ cực đại :
λ
kdd
=−
21
(k = 0,1,2…) thì Δφ = 2kπ
hai sóng cùng pha nên biên độ dao động
cực đại. Quỹ tích của chúng là họ các
đường hypebol có tiêu điểm là A và B, bao
không. Quỹ tích của chúng là họ các đường
hypebol có tiêu điểm là A và B.
Tại các điểm khác nhau thì biên độ sóng có
giá trị trung gian.
Lưu ý: Nếu hai dao động khác pha nhau thì
kết quả trên không còn đúng. Nếu hai dao
động ngược pha nhau thì kết quả ngược lại.
B. SÓNG DỪNG.
1. Định nghĩa: Khi một sóng tới và một
sóng phản xạ của nó truyền theo cùng một
phương thì chúng giao thoa với nhau. Kết
quả là trên phương truyền sóng có những
điểm cố định mà các phần tử vật chất tại đó
luôn luôn dao động với biên độ cực đại (gọi
là bụng) và những điểm cố định mà các
phần tử vật chất tại đó luôn luôn đứng yên,
không dao động (gọi là nút). Các dao động
này tạo thành một sóng không truyền trong
không gian gọi là Sóng Dừng. (Hai sóng
thành phần vẫn truyền theo hai chiều ngược
nhau).
Vậy: Sóng dừng là sóng có các nút và các
bụng cố định trong không gian.
Hai nút hoặc hai bụng liên tiếp nhau cách
nhau một đoạn λ/2.
2. Điều kiện để có sóng dừng.
a) Nếu hai đầu là hai nút hoặc hai bụng: l là
chiều dài của sợi dây, ta có:
2
λ
v
λ
=
C. SÓNG ÂM.
1. Sóng âm là gì?
- Nguồn âm: Vật dao động phát ra âm.
- Dao động âm: Nhứng dao động có tần số :
16Hz
Hzf 000.20
≤≤
.
- Sóng đàn hồi có tần số
Hzf 16
<
gọi là hạ
âm. Sóng đàn hồi có tần số
Hzf 000.20
>
gọi là Siêu âm.
- Về bản chất vật lý, sóng âm, sóng hạ âm,
sóng siêu âm không có gì khác nhau, và
cũng không khác sóng cơ học khác. Sự
phân biệt như trên là dựa trên khả năng cảm
thụ các sóng cơ học của tai người, do các
đặc tính sinh lý của tai người quyết định.
Vì vậy người ta phân biệt đặc tính vật lý và
đặc tính sinh lý của âm.
2. Sự truyền âm, vận tốc truyền âm.
- Sóng âm truyền được trong môi trường
rắn, lỏng, khí, nhưng không truyền được
Các sóng âm này có tần số f, 2f, 3f…và có
các biên độ A
1
,A
2
,A
3
,…rất khác nhau. Âm
có tần số f là âm cơ bản, âm có tần số 2f,
3f,…gọi là âm thứ hai, thứ ba….
Dao động tổng hợp là dao động tuần hoàn
có tần số f nhưng không điều hoà. Đường
biểu diễn không phải là đường hình sin mà
là một đường tuần hoàn có hình dạng phức
tạp. Tuỳ theo cấu trúc của các nhạc cụ mà
trong các hoạ âm có cái biên độ lớn, có cái
biên độ nhỏ nên âm của các nhạc cụ có
đường biểu diễn khác nhau. Mỗi dạng
đường biểu diễn ứng với một âm sắc nhất
định.
4. Cường độ âm, mức cường độ âm.
a) Cường độ âm: Cường độ âm là năng
lượng được sóng âm truyền trong một đơn
vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt
vuông góc với phương truyền âm. Đơn vị
cường độ âm là W/m
2
.
b) Mức cường độ âm: Mức cường độ âm là
lôga thập phân của tỉ số I/I
, đối với mọi tần số, sóng âm
gây ra cảm giác nhứt nhối, đau đớn trong
tai, giá trị cực đại đó của cường độ âm gọi
là ngưỡng đau.
Miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng
đau gọi là miền nghe được.
6. Hộp cộng hưởng. Dây đàn đóng vai trò
vật phát dao động âm. Tần số dao động phụ
thuộc vào độ dài , tiết diện, sức căng và
chất liệu của dây đàn. Dây đàn có tiết diện
nhỏ nên không gây ra được sóng âm đáng
kể. Khi dây đàn dao động nó làm cho mặt
đàn dao động cùng tần số mặt đàn có tiết
diện lớn nên tạo được sóng âm.
Bầu đàn đóng vai trò hộp cộng hưởng.Tức
là một hộp rỗng có khả năng cộng hưởng
với nhiều tần số khác nhau và tăng cường
những hoạ âm có tần số đó.Tuỳ theo hình
dạng chất liệu của bầu đàn mà mỗi loại đàn
có khả năng tăng cường một số hoạ âm nào
đó và tạo ra âm sắc đặc trưng của loại đàn
đó.
Ở người thì thanh quản, khoang miệng,
khoang mũi đóng vai trò hộp cộng
hưởng.Còn ở ống sáo, kèn thì thân sáo,
thân kèn đóng vai trò hộp cộng hưởng.
Huỳnh Minh Cảnh Trang
3
S