Giải SGK Vật Lí 11 (Kết nối tri thức) Bài 10: Thực hành: Đo tần số của sóng âm

Giải Vật Lí 11 Bài 10: Thực hành: Đo tần số của sóng âm

Khởi động trang 41 Vật Lí 11: Để chỉnh các dây đàn, có thể so sánh tần số âm của nhạc cụ với âm phát ra từ âm thoa có tần số xác định. Làm thế nào kiểm tra tần số âm được ghi trên âm thoa bằng dụng cụ thí nghiệm?

Lời giải:

Sử dụng dao động kí điện tử để kiểm tra tần số âm ghi trên âm thoa.

I. Giới thiệu dao động kí điện tử

Hoạt động trang 41 Vật Lí 11: Quan sát màn hình hiển thị tín hiệu dao động điện trên dao động kí (Hình 10.2), hãy xác định tần số dao động của tín hiệu.

Lời giải:

Quan sát đồ thị ta thấy, 1 chu kì dao động tương ứng với 4 ô mà 1 ô ứng với 1ms nên:

T = 4 ms = 4.10^-3 s $\Rightarrow f=\frac{1}{T}=\frac{1}{\mathrm{0,004}}=250Hz$

II. Thực hành đo tần số sóng âm

Hoạt động trang 42 Vật Lí 11: Quan sát thí nghiệm Hình 10.4. Trả lời các câu hỏi sau:

1. Sóng âm truyền tới dao động kí như thế nào?

2. Tại sao tần số dao động của tín hiệu đưa vào dao động kí lại bằng tần số dao động của âm thoa?

3. Thiết kế phương án thí nghiệm để đo tần số sóng âm với các dụng cụ thí nghiệm trên. 4. Làm thế nào để giảm ảnh hưởng của tiếng ồn bên ngoài đến phép đo?

Lời giải:

1. Sóng âm truyền tới dao động kí thông qua micro của bộ khuếch đại tín hiệu. Khi gõ vào âm thoa, âm thoa dao động làm cho không khí xung quanh dao động tạo ra sóng âm, sóng âm được micro thu vào và chuyển hoá thành tín hiệu điện và hiển thị thành đồ thị dao động hiện trên màn hình dao động kí.

2. Sóng âm được đưa vào micro giống như một dao động cưỡng bức chịu ngoại lực tuần hoàn do dao động của âm thoa gây ra, nên tần số của sóng âm bằng với tần số dao động của âm thoa, khi đó dao động của sóng âm được hiển thị trên dao động kí có tần số đúng bằng tần số dao động của âm thoa.

3. Thiết kế phương án

- Bố trí thí nghiệm như hình 10.4.

- Đặt micro cách âm thoa một khoảng 20 cm.

- Nối micro và bộ khuếch đại vào dao động kí, bật dao động kí.

- Dùng búa cao su gõ âm thoa.

- Xác định chu kì của sóng trên màn hình, đọc giá trị T và ghi vào bảng mẫu.

- Lặp lại các bước thí nghiệm 4, 5 hai lần.

Để dao động kí hiển thị dòng điện từ micro đi vào dao động kí thực hiện như sau:

- Nối dây đo với cổng tín hiệu vào.

- Nối bộ khuếch đại tín hiệu micro vào dây đo.

- Đặt TRIGGER MODE ở chế độ AUTO.

- Điều chỉnh VOLTS/DIV cho tới khi thấy sóng trên màn hình.

4. Để giảm ảnh hưởng của tiếng ồn bên ngoài đến phép đo ta cần có phòng thí nghiệm yên tĩnh, đặt âm thoa cách micro một khoảng cách hợp lí.

Thí nghiệm trang 43 Vật Lí 11:

Ghi lại kết quả đo chu kì và xử lí kết quả thí nghiệm:

- Tính tần số sóng âm và ghi kết quả vào mẫu Bảng 10.1.

- Tính giá trị trung bình, sai số của phép đo chu kì và tần số.

Lời giải:

Các em có thể tham khảo một bảng kết quả thí nghiệm dưới đây:

Coi sai số dụng cụ của dao động kí là không đáng kể nên $\Delta T_{dc}=0;\Delta f_{dc}=0$

- Sai số của phép đo chu kì:

+ Sai số tuyệt đối trung bình: $\overline{\Delta T}=\frac{\left|\overline{T}-T_1\right|+\left|\overline{T}-T_2\right|+\left|\overline{T}-T_3\right|}{3}=\mathrm{0,0006}s$

+ Sai số tuyệt đối của phép đo chu kì: $\Delta T=\overline{\Delta T}+\Delta T_{dc}=\mathrm{0,0006}s$

- Sai số của phép đo tần số:

+ Sai số tuyệt đối trung bình: $\overline{\Delta f}=\frac{\left|\overline{f}-f_1\right|+\left|\overline{f}-f_2\right|+\left|\overline{f}-f_3\right|}{3}=\mathrm{1,33}Hz$

+ Sai số tuyệt đối của phép đo tần số: $\Delta f=\overline{\Delta f}+\Delta f_{dc}=\mathrm{1,33}Hz$

Hoạt động trang 43 Vật Lí 11: So sánh tần số sóng âm đo được với tần số ghi trên âm thoa.

Lời giải:

Học sinh tự làm thí nghiệm và so sánh đối chiếu.

Kết quả thu được từ thí nghiệm gần đúng so với tần số ghi trên âm thoa.

Em có thể trang 43 Vật Lí 11: Sử dụng một số phần mềm trên điện thoại thông minh để chỉnh dây đàn ghita.

Lời giải:

Các em có thể tải một số app như: GuitarTuna, Cifra Club Tuner, Fender Tune - Guitar Tuner, … tùy thuộc vào loại đàn bạn cần chỉnh và điện thoại bạn dùng thuộc hệ điều hành Android hay IOS để tải app hợp lí.

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 8: Mô tả sóng

Bài 9: Sóng ngang. Sóng dọc. Sự truyền năng lượng của sóng cơ

Bài 11: Sóng điện từ

Bài 12: Giao thoa sóng

Bài 13: Sóng dừng