Bài tập về bước sóng của sóng âm
I. Lý thuyết
A. Sóng Âm:
- Khái niệm: sóng âm (hay âm) là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, rắn, lỏng. Nguồn âm là những vật dao động phát ra âm.
- VD: gảy 1 dây đàn ghita, ta nghe thấy âm thanh của dây đàn phát ra. Khi đó dây đàn là nguồn âm, âm thanh truyền từ dây đàn đến tai ta là sóng âm.
- Phân loại:
+) Âm thanh (Âm nghe được) : những sóng âm gây ra cảm giác âm với màng nhĩ. Âm nghe được có tần số f thuộc khoảng từ 16Hz đến 20000HZ.
+) Hạ âm: âm có tần số nhỏ hơn 16Hz, tai người không nghe được nhưng voi, chim bồ câu,.. vẫn có thể nghe được hạ âm
+) Siêu âm: âm có tần số lớn hơn 20000Hz, tai người không nghe được nhưng chó, dơi, cá heo,.. vẫn có thể nghe được siêu âm.
- Sự truyền âm:
+) Âm chỉ truyền qua được các môi trường rắn, lỏng, khí, không truyền được trong chân không.
+) Sóng âm truyền trong mỗi môi trường với vận tốc xác định.
vr > vl > vk
B. Những đặc trưng sinh lý và đặc trưng vật lý của âm( chỉ xét với nhạc âm)
Tạp âm: là những âm không có tần số xác định.
Nhạc âm: những âm có tần số xác định gọi là nhạc âm
|
Đặc trưng vật lý |
Đặc trưng sinh lý | Mối liên hệ giữa 2 đặc trưng |
| Là những đặc trưng có thể đo lường được | Là những đặc trưng liên quan đến cảm nhận (cảm giác) của con người | Khi sóng âm tác dụng vào tai ta thì mỗi đặc trưng vật lý gây ra một đặc trưng sinh lý |
| Tần số âm f | Độ cao | Âm có tần số càng lớn thì nghe càng cao, âm có tần số càng nhỏ thì nghe càng trầm. |
|
- Cường độ âm I: là năng lượng A mà sóng âm truyền qua một một đơn vị diện tích S đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian t 
Với P là công suất của nguồn âm. Trong không khí sóng âm là sóng cầu nên S = 4πR2 
- Mức cường độ âm L của âm có cường độ âm I là 
Với Io là cường độ âm chuẩn, là cường độ âm nhỏ nhất mà con người có thể nghe được có tần số 
Như vậy mức cường độ âm cho biết cường độ âm I lớn gấp bao nhiêu lần cường độ âm chuẩn I0 |
Độ to |
Độ to của âm phụ thuộc vào tần số và cường độ âm. Âm có cường độ càng lớn thì nghe càng to, nhưng độ to của âm không tăng tỉ lệ thuận với cường độ âm mà tăng theo mức cường độ âm. Với cùng một cường độ âm, âm có tần số cao hơn nghe to hơn âm có tần số thấp. |
|
- Đồ thị dao động của âm: là tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm. - Khi cho một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0 thì nhạc cụ đó cũng sẽ phát ra những âm có tần số f là bội của f0 được gọi là họa âm thứ k: fk = kf0 - Đồ thị dao động của những âm có cùng tần số và biên độ nhưng do các nhạc cụ khác nhau phát ra là khác nhau. |
Âm sắc giúp ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra |
Âm có đồ thị dao động khác nhau thì âm sác cũng khác nhau. |
II. Bài tập vận dụng
Câu 1: Hai họa âm liên tiếp do một dây đàn phát ra có tần số hơn kém nhau 56 Hz, họa âm thứ ba và họa âm thứ năm có tần số bằng bao nhiêu?
Lời giải:
Hai họa âm liên tiếp hơn kém nhau 56 Hz nên ta có:
Từ đó ta có tần số của họa âm thứ ba và thứ năm là:
Câu 2: Một dây đàn phát ra âm cơ bản có tần số f1 = 420 Hz. Một người chỉ nghe được âm cao nhất có tần số là 18000 Hz, tìm tần số lớn nhất mà nhạc cụ này có thể phát ra để người đó nghe được.
Lời giải:
Gọi fn là âm mà người đó nghe được, ta có: fn = n. f1 = 420n
Theo bài
fn < 18000 ⇔ 420n < 18000 ⇒ n < 42,8 (1)
Từ đó giá trị lớn nhất của âm mà người đó nghe được ứng với giá trị nguyên lớn nhất thỏa mãn (1) là n = 42
Vậy tần số âm lớn nhất mà người đó nghe được là 420.42 = 17640 (Hz).
Câu 3: Mức cường độ âm tại một điểm cách một nguồn phát âm 1 m có giá trị là 50 dB. Một người xuất phát từ nguồn âm, đi ra xa nguồn âm thêm 100 m thì không còn nghe được âm do nguồn đó phát ra. Lấy cường độ âm chuẩn là Io = 10-12(W/m2) , sóng âm phát ra là sóng cầu thì ngưỡng nghe của tai người này là bao nhiêu?
Lời giải:
Cường độ âm được tính bởi I = P/S
Do âm phát ra dạng sóng cầu nên: 
Do đó
Mức cường độ âm gây ra tại điểm cách nguồn âm 100 m là:
Vậy ngưỡng nghe của tai người này là 10 (dB).
Câu 4: Hai âm có mức cường độ âm chênh lệch nhau 20 dB. Tỉ số của cường độ âm của chúng là bao nhiêu?
Lời giải:
Áp dụng công thức tính mức cường độ âm ta có:
Vậy tỉ số cường độ âm của hai âm đó là 100 lần.
Câu 5: Một người đứng cách nguồn âm một khoảng d thì cường độ âm là I. Khi người đó tiến ra xa nguồn âm một đoạn 40m thì cường độ âm giảm chỉ còn I/9 . Tính khoảng cách d.
Lời giải:
Ta có:
Câu 6: Mức cường độ của một âm là L = 30(dB) . Hãy tính cường độ của âm này theo đơn vị W/m2 . Biết cường độ âm chuẩn là Io = 10-12 W/m2 . Cường độ âm tăng 100 lần thì mức cường độ âm tăng bao nhiêu dB?
Lời giải:
Mức cường độ âm tính theo đơn vị (dB) là:
Mức cường độ âm tính theo đơn vị (dB) là: 
+ Khi cường độ tăng 100 lần tức là bằng 100 I thì
+ Vậy mức cường độ âm tăng thêm 20(dB).
Câu 7: Tại một điểm A nằm cách xa nguồn âm O (coi như nguồn điểm) một khoảng OA = 1(m) , mức cường độ âm là LA = 90 (dB) . Cho biết ngưỡng nghe của âm chuẩn Io = 10-12 W/m2 .
1) Tính cường độ Io của âm đó tại A
2) Tính cường độ và mức cường độ của âm đó tại B nằm trên đường OA cách O một khoảng . Coi môi trường là hoàn toàn không hấp thụ âm.
3) Giả sử nguồn âm và môi trường đều đẳng hướng. Tính công suất phát âm của nguồn O.
Lời giải:
1) Mức cường độ âm tại A tính theo đơn vị (dB) là:
⇒ I = Io. 109 = 10-12 . 109 = 10-3 (W/m2)
2) Công suất âm của nguồn O bằng công suất âm trên toàn diện tích mặt cầ u bán kính OA và bằng công suất âm trên toàn diện tích mặt cầu bán kính OB tức là: Wo = IA. SA = IB. SB (1) (xem hình vẽ).
Trong đó IA, IB là cường độ âm tại A và B; SA, SB là diện tích các mặt cầu tâm O bán kính OA và OB.
+ Từ đó rút ra:
+ Mức cường độ của âm đó tại B là:
3) Công suất của nguồn âm tính theo (1), bằng năng lượng truyền qua diện tích mặt cầu tâm O bán kính OA trong 1 giây
Câu 8: Tại vị trí O trong một nhà máy, một còi báo cháy (xem là nguồn điểm) phát âm với công suất không đổi. Từ bên ngoài một thiết bị xác định mức cường độ âm chuyển động thẳng từ M hướng đến O theo hai giai đoạn với vận tốc ban đầu bằng 0 và gia tốc có độ lớn 0,4m/s2 cho đến khi dừng lại tại N (cổng nhà máy). Biết NO = 10m và mức cường độ âm (do còi phát ra) tại N lớn hơn mức cườn độ âm tại M là 20dB. Cho rằng môi trường truyền âm là đẳng hướng và không hấp thụ âm. Thời gian thiết bị đó chuyển động từ M đến N có giá trị gần giá trị nào nhất sau đây?
A. 27s.
B. 32s
C. 47s
D. 25s
Lời giải:
Đáp án: B
Câu 9: Cho 4 điểm O, M, N và P nằm trong một môi trường truyền âm. Trong đó, M và N nằm trên nửa đường thẳng xuất phát từ O, tam giác MNP là tam giác đều. Tại O, đặt một nguồn âm điểm có công suất không đổi, phát âm đẳng hướng ra môi trường. Coi môi trường không hấp thụ âm. Biết mức cường độ âm tại M và N lần lượt là 50 dB và 40 dB. Mức cường độ âm tại P là
A. 43,6 dB
B. 38,8 dB
C. 35,8 dB
D. 41,1 dB
Lời giải:
Đáp án: D
Câu 10: Tần số của âm cơ bản và họa âm do một dây đàn phát ra tương ứng bằng với tần số của sóng cơ để trên dây đàn có sóng dừng. Trong các họa âm do dây đàn phát ra, có hai họa âm ứng với tần số 2640 Hz và 4400 Hz. Biết âm cơ bản của dây đàn có tần số nằm trong khoảng từ 300 Hz đến 800 Hz. Trong vùng tần số của âm nghe được từ 16 Hz đến 20 kHz, có tối đa bao nhiêu tần số của họa âm (kể cả âm cơ bản) của dây đàn này?
A. 37.
B. 30.
C. 45.
D. 22.
Lời giải:
Đáp án: C
Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:
30 bài tập về bước sóng các ánh sáng 2024 (có đáp án)
Công thức Vật Lí 12 chương Sóng ánh sáng (2024) hay, đầy đủ nhất
Công thức Vật Lí 12 chương Dao động và sóng điện từ (2024) hay, đầy đủ nhất
Công thức Vật Lí 12 chương Sóng cơ và sóng âm (2024) hay, đầy đủ nhất
