Bài 17. Sóng âm. Nguồn nhạc âm

Mục tiêu: • Kiến thức: Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm - Nêu được mối quan hệ giữa các cảm giác về âm và đặc điểm của sóng âm -Trình bày được phương pháp khảo sát những đặc

Trang 1

Tiết 27, 28 Bài 17 VẬT LÍ 12NC

G.V TRẦN VIẾT THẮNG Trường THPT Chu Văn An

Thái Nguyên

Trang 2

Bài 17 SÓNG ÂM NGUỒN NHẠC ÂM.

I Mục tiêu:

• Kiến thức: Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về

âm - Nêu được mối quan hệ giữa các cảm giác về âm và đặc điểm của sóng âm -Trình bày được phương pháp

khảo sát những đặc điểm của sóng âm dựa trên đồ thị dao động của nguồn âm

Nhận biết được cộng hưởng âm trong ống khí Điều kiện

có cộng hưởng âm.Hiểu tác dụng của hộp cộng

hưởng-•Kỹ năng: Phân biệt được các loại nguồn âm dựa vào cơ

chế phát âm

Trang 3

Các vật phát ra âm thanh đều dao động

2 Các vật phát ra âm có chung đặc điểm gì ?

1 Vật phát ra âm gọi là gì ?

Là nguồn âm

Trang 5

1 Nguồn góc của âm và cảm giác về âm:

* Nguồn gốc của âm là vật dao động

* Khi vật dao động thì lớp không khí bên cạnh nó lần lượt

nén rồi dãn Không khí bị nén dãn gây ra lực đàn hồi khiến dao động đó truyền cho các phần tử khí xa hơn Dao động âm được truyền đi trong không khí tạo thành sóng gọi là sóng

âm, có cùng tần số với nguồn âm

* Sóng âm truyền qua không khí, lọt vào tai, gặp màng nhĩ, tác dụng lên màng nhĩ một áp suất biến thiên, làm cho màng nhĩ dao động; truyền đến các đầu dây thần kinh thính giác,

gây ra cảm giác về âm

Trang 6

Giải thích về sự truyền âm trong không khí do vật dao

động với tần số bằng tần số của sóng và gây ra cảm giác

âm trong tai người

Trang 7

• Sóng âm truyền được trong tất cả môi trường chất như: Rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không

• Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào: Nhiệt độ, mật

độ và tính đàn hồi của môi trường mà âm truyền

• Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.

• Trong chất khí, chất lỏng: Sóng âm là sóng dọc Trong

chất rắn sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc.

Trang 8

* Môi trường truyền âm có thể là rắn, lỏng

*Vật liệu cách âm: Bông, xốp…vật liệu có

Sóng âm không truyền được trong môi trường nào? Vận tốc truyền âm lớn

nhất trong môi trường

nào?

Em có biết vật liệu nào dùng

để cách âm?

Trang 9

2 Phương pháp khảo sát thực nghiệm những tính chất của âm:

Phương pháp thực nghiệm khảo sát tính chất sóng âm là biến đổi dao động âm thành dao động điện và đưa dao

động điện này vào dao động kí điện tử để hiện thị đường cong sáng biểu diễn sự biến đổi của cường độ dòng điện theo thời gian và do đó hình dạng đường này chính là cho

ta biết qui luật biến đổi âm theo thời gian.

Trang 10

*Phương pháp thực nghiệm khảo sát tính chất sóng âm là biến đổi dao động âm thành dao động điện bằng micrô và đưa dao động điện này vào dao động kí điện tử để hiện thị đường cong sáng biểu diễn sự biến đổi của cường độ dòng điện theo thời gan và do đó hình dạng đường này chính là cho ta biết qui luật biến đổi âm theo thời gian.

* Dựa vào phương pháp trên để giới thiệu một số đồ thị

dao động âm của một số nguồn âm phát ra.

Trang 11

a Âm thoa b Người hát b Dương cầmĐường biểu diễn dao động của âm la ( f = 440Hz) phát ra bởi:

Trang 12

3 Nhạc âm và tạp âm:

+ Âm tạo ra từ các nhạc cụ phát ra có đồ thị là các đường cong tuần hoàn có một tần số xác định và gọi là nhạc âm Nhạc âm thì gây ra cảm giác âm êm ái dễ chịu

+ Âm tạo ra do tiếng gõ trên kim loại, tiếng ồn thì đồ thị của nó là các đường cong không tuần hoàn và không có tần số nhất định Các âm này gọi là tạp âm

Trang 13

Âm vừa có đặc trưng vật lý vừa có đặc trưng sinh lý

(liên quan đến sự cảm thụ âm của con người)

4 Những đặc trưng của âm:

Đặc trưng vật lý: Tần số, cường độ âm, mức cường độ âm,

đồ thị dao động

Đặc trưng sinh lý: Độ cao, độ to, âm sắc

Trang 14

a Độ cao của âm:

* Độ cao của âm là cảm giác âm thanh hay trầm, gây ra bởi các âm có tần số khác nhau Âm có tần số cao gọi là âm cao hay âm thanh Âm có tần số thấp gọi là âm thấp hay âm

trầm

Chỉ có những sóng cơ học có tần số từ 16Hz đến 20.000 Hz mới gây cảm giác âm trong tai người

4 Những đặc trưng của âm:

* Âm thanh là sóng cơ học có tần số từ 16Hz đến 20.000Hz, truyền trong môi trường vật chất đàn hồi và gây ra cảm giác âm trong tai người bình thường.

f > 20.000Hz: siêu âm f < 16Hz: hạ âm

Trang 15

cá heo,

Trang 16

* Những đặc trưng sinh lý phụ thuộc vào đặc

trưng vật lý của âm.

âm gắn liền với tần số âm:

Âm có tần số lớn gọi là âm cao hoặc thanh

Âm có tần số nhỏ gọi là âm thấp hoặc trầm.

Đồ, rê, mi, pha, son, la, si

Trang 17

b Âm sắc:

Ba nhạc cụ cùng phát lên một đoạn nhạc ở cùng một độ cao nhưng ta vẫn phân biệt sự khác nhau của ba nhạc cụ đó

là do li độ của âm biến đổi khác nhau Đặc tính này của âm gọi là âm sắc

Đường biểu diễn dao động của âm

la ( f = 440Hz) phát ra bởi:

Trang 18

Âm sắc: Căn cứ vào sự

cảm thụ của tai, chúng ta

đánh giá các giọng hát có

âm sắc khác nhau là giọng

ấm, mượt, trơ, chua v.v

Âm sắc là một đặc trưng

sinh lý của âm, giúp ta phân

biệt âm do các nguồn khác

nhau phát ra Âm sắc có liên

quan mật thiết với đồ thị dao

động âm

Âm la có f = 440Hz

Trang 19

c Độ to của âm Cường độ âm, mức cường độ âm:

• Cường độ âm là năng lượng của âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc

với phương truyền sóng (kí hiệu I – đơn vị: oát trên mét vuông (W/m2 )).

• Mức cường độ âm L tính bằng đơn vị ben (B) được tính

Trang 20

I0 là cường độ âm chuẩn: Tai người có thể nghe được

âm có cường độ âm nhỏ nhất I0 = 10-12 W/m2 ứng với

âm chuẩn có f = 1000Hz

Nếu gọi I là cường độ âm mà ta xét và Io=10 -12 W/m 2 là cường

độ âm chuẩn thì mức cường độ của âm đó là:

L=lg(I/Io) (B) (Ben)

L=10lg(I/Io) (dB) (đềxi Ben)

Mức cường độ âm L của một âm là đại lượng đo bằng loga thập phân của tỉ số I/I o .

Trang 21

Điều đó nghĩa là cường độ âm I lớn gấp 10, 102, 103,

104 cường độ âm chuẩn Io

Khi mức cường độ âm bằng 1, 2, 3, 4 B điều đó nghĩa là gì?

Sau đây là một số mức cường độ âm đáng chú ý:

Ngưỡng nghe 0dB

Tiếng ồn áo trong cửa hàng lớn 60 dB

Trang 22

e Giới hạn nghe của tai người:

• Cảm giác của âm là to hay nhỏ không những phụ thuộc

vào năng lượng âm truyền tới tai người mà còn phụ thuộc vào tần số âm

• Ngưỡng đau: Là cường độ âm đạt đến giá trị cực đại

IMax=10W/m2 với mọi tần số âm mà tai người còn chịu được

Trang 23

Miền nghe được: Miền nằm giữa ngưỡng nghe

và ngưỡng đau

Trang 24

t

O

h.a

h.b O

I I

t

Cảm giác "to" hay “nhỏ” phụ

thuộc vào tần số của âm

Dựa vào hình a và b ta thấy với

cùng một cường độ âm, âm có

tần số càng cao thì cảm giác âm

mà tai người nghe được càng "

to''

Trang 25

5 Nguồn nhạc âm.

a Dây đàn có hai đầu cố định

Điều kiện để có sóng dừng trên dây đàn hồi với: hai đầu cố

định là: l = n λ2

v = fλ suy ra f = v/λ = nv/2l

Khi n = 1, l = λ/2  f1 = v/2l

Âm phát ra gọi là âm cơ bản hay họa âm bậc 1

Trên dây còn hình thành các sóng dừng khác, các âm phát

ra có tần số f2 = 2f1; f3 = 3f1; f4 = 4f1…gọi là các họa âm

bậc 2, 3, 4

Khi n = 1: dây phát ra âm cơ bản và đồng thời cũng phát ra

Trang 26

Điều kiện để có sóng dừng trên dây đàn hồi với:hai đầu cố định là:

l = n v = fλ suy ra f = v/λ = nv/2l

2

λ

Khi n = 1, l = λ /2  f1 = v/2l Âm phát ra gọi là âm cơ bản

Trên dây còn hình thành các sóng dừng khác, các âm phát ra có tần

số f2 = 2f1; f3 = 3f1; f4 = 4f1…gọi là các họa âm bấc 2, 3, 4

Khi n = 1: dây phát ra âm cơ bản và đồng thời cũng phát ra các hoạ

âm bậc 2,3, ứng với n = 2,3, có tần số cao hơn âm cơ bản.

• Khi dây đàn dao động thì nó làm cho không khí trong hộp đàn cũng dao động, tạo ra sóng âm Sóng này phản xạ ở các phần khác nhau của thành hộp

Trang 27

l = n v = fλ suy ra f = v/λ = nv/2l

2 λ

Âm cơ bản: f1 = v/2l

Họa âm bậc 2: f2 = v/l

Họa âm bậc 3: f3= 3v/2l

Trang 28

Trang 29

Khi thổi khí vào miệng sáo, không

khí dao động tạo thành sóng âm,

sóng âm phản xạ ở hai đầu ống tạo

nên sóng dừng một đầu nút, một

đầu bụng khi chiều dài ống l = m

Trang 30

Điều kiện để có sóng dừng trong ống

sáo với 1 đầu là nút, 1 đầu là bụng

l = mλ /4, với m = 1,3,5

Ứng với tần số: f = v/ λ = mv/4l

Khi m = 1: f1 = v/4l: âm cơ bản

m = 3;5 ……các họa âm

Trang 31

6 Hộp cộng hưởng

• Khi dây đàn dao động thì phát ra âm cơ bản ứng với n

= 1 và đồng thời cũng phát ra các hoạ âm bậc 2,3, ứng với n = 2,3, có tần số cao hơn âm cơ bản

• Sự dao động của dây đàn làm cho không khí trong hộp đàn cũng dao động và tạo ra sóng âm Sóng này phản xạ ở các phần khác nhau của thành hộp

• Các dụng cụ (thường là các vật rỗng) tương tự như hộp đàn có khả năng tăng cường âm thanh do các nhạc cụ

phát ra gọi là hộp cộng hưởng

Trang 32

Trang 33

7 CỦNG CỐ

Cõu 1 Cảm giác về âm phụ thuộc những

yếu tố nào?

A Nguồn âm và môi tr ờng truyền âm

B Nguồn âm và tai ng ời nghe

C Môi tr ờng truyền âm và tai ng ời nghe

D Tai ng ời nghe và giây thần kinh thớnh

giác.Cõu 2 Độ cao của âm phụ thuộc vào yếu tố nào của âm?

A Độ đàn hồi của nguồn âm

B Biên độ dao động của nguồn âm

Trang 34

3 Sóng cơ học lan truyền trong không khí với c ờng độ đủ lớn, tai ta có thể

cảm thụ đ ợc sóng cơ học nào sau đây?

Trang 35

4 Mét sãng ©m 450Hz lan truyÒn víi vËn tèc 360m/s trong kh«ng khÝ §é lÖch pha gi÷a hai ®iÓm c¸ch nhau 1m trªn mét ph ¬ng truyÒn sãng lµ

Trang 36

5 Vận tốc truyền âm trong không khí

là 340m/s, khoảng cách giữa hai

điểm gần nhau nhất trên cùng một ph

ơng truyền sóng dao động ng ợc pha nhau là 0,85m Tần số của âm là:

Trang 37

6 Tai con ng ời có thể nghe đ ợc những

âm có mức c ờng độ âm trong khoảng nào?

Trang 38

7 Phát biểu nào sau đây là không

đúng?

A Sóng hạ âm là sóng cơ học có tần số nhỏ hơn 16Hz

B Súng õm thanh bao gồm cả súng õm, hạ õm và siờu õm

C Sóng siêu âm là sóng cơ học có tần số lớn hơn 20kHz

D Sóng âm là sóng cơ học lan truyền trong cỏc mụi trường rắn, lỏng, khớ

CỦNG CỐ

Trang 39

8 Âm cơ bản và hoạ âm bậc 2 do cùng một dây đàn phát ra có mối liên hệ với nhau nh thế nào?

A Hoạ âm có c ờng độ lớn hơn c ờng độ âm cơ bản

B Tần số họa õm bậc hai lớn gấp đụi tần số õm cơ bản

C Tần số âm cơ bản lớn gấp đôi tần số hoạ

âm bậc 2

D Tốc độ âm cơ bản lớn gấp đôi tốc độ hoạ

CỦNG CỐ

Trang 40

9 Hộp cộng h ởng có tác dụng gì?

A Hoạ âm có c ờng độ lớn hơn c ờng độ âm cơ bản

B Làm giảm bớt c ờng độ âm

C Làm giảm độ cao của âm

D Làm tăng cường độ õm

CỦNG CỐ

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	1,16 MB