Lý thuyết độ cao của âm và bài tập vận dụng (vật lý 7)

Trong chương trình vật lý 7, trẻ sẽ được học rất nhiều về âm thanh và những điều thú vị xung quanh. Hôm nay timhieulichsuquancaugiay.edu.vn sẽ giới thiệu đến các bạn kiến ​​thức về độ cao của âm thanh là gì? Công thức tính toán cũng như các yếu tố phân biệt các âm thanh khác nhau. Tất cả sẽ có trong bài viết dưới đây.

Độ cao của âm thanh là gì?

Âm thanh xuất hiện xung quanh chúng ta, dù là từ giọng nói hay từ các nhạc cụ. Tuy nhiên, âm thanh sẽ có mức âm trầm và âm bổng khác nhau, vì chúng được quyết định bởi đặc tính vật lý của âm thanh, gọi là tần số.

Cao độ của âm thanh sẽ phụ thuộc vào tần số hoặc số lần dao động trong một giây của vật phát ra âm thanh.

Ví dụ: Khi căng một sợi dây và gảy mạnh thì tần số dao động của dây đó lớn hơn và âm thanh phát ra cao hơn.

Tần số âm

Tần số âm thanh là tần số mà con người có thể nghe được, nằm trong khoảng từ 20Hz đến 20kHz. Tần số âm thanh là đại lượng quyết định chủ yếu cao độ

Đơn vị tiêu chuẩn là Hertz (viết tắt là Hz).

Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số

Như đã giới thiệu trong định nghĩa, cao độ của âm thanh sẽ phụ thuộc vào tần số. Sự rung động của vật thể tạo ra những âm thanh khác nhau và chúng sẽ ảnh hưởng đến độ cao khác nhau.

• Khi một vật dao động nhanh và có tần số tương đối cao (nghĩa là trong một đơn vị thời gian vật đó dao động nhiều lần) thì âm thanh phát ra sẽ gọi là âm cao hơn hoặc âm cao hơn.

• Khi vật dao động chậm và tần số dao động khá nhỏ (nghĩa là trong một đơn vị thời gian vật tạo ra ít dao động) thì âm thanh phát ra sẽ gọi là âm trầm hơn hoặc âm thấp hơn.

Một vật tạo ra dao động có nghĩa là: khi vật đi được một quãng đường từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi lặp lại vị trí cũ.

Tần số: là số dao động mà vật thực hiện được trong 1s.

Công thức tính tần số dao động

Trong đó:

f : tần số dao động (Hz)

n: số lần dao động

t: thời gian để vật thực hiện n dao động (s)

Đơn vị: đơn vị của tần số dao động là Hertz (Ký hiệu: Hz)

Âm cao (treble), âm thấp (bass)

• Âm thanh cao (treble): Vật rung động càng nhanh (tần số dao động càng lớn) thì âm thanh phát ra càng cao (âm bổng càng cao).

• Âm thanh thấp (bass): Vật rung càng chậm (tần số dao động càng thấp) thì âm thanh phát ra sẽ càng thấp (sâu).

Một số lưu ý:

• Âm có tần số nhỏ hơn 20Hz gọi là hạ âm.

• Âm thanh có tần số lớn hơn 20.000 Hz được gọi là siêu âm.

• Tần số từ 20Hz đến 20000Hz là tần số bình thường mà tai người có thể nghe được.

• Một số loài động vật có thể nghe được sóng hạ âm và siêu âm (dơi, chó, cá heo,…).

Xem thêm: Ánh sáng là gì? Tìm hiểu về ánh sáng từ A-Z

Các yếu tố phân biệt các âm thanh khác nhau

Để có thể phân biệt được các âm thanh khác nhau, chúng ta cần dựa vào ba đặc điểm sinh lý của âm thanh, bao gồm: cao độ, độ to và âm sắc.

Độ cao của âm thanh

• Đây là đặc tính sinh lý của âm thanh, gắn liền với tần số của âm thanh.

• Tần số càng cao thì âm thanh càng cao. Ngược lại, âm thanh nghe được sẽ thấp hơn khi tần số thấp hơn.

Độ to của âm thanh

• Độ to của âm là khái niệm đặc tính sinh lý của âm thanh, gắn liền với đặc tính vật lý của mức cường độ âm. Tuy nhiên, việc đo độ to của âm thanh không thể đo được dựa trên mức cường độ âm thanh.

• Độ to của âm sẽ phụ thuộc vào tần số âm, cường độ âm và mức cường độ âm.

• Âm thanh trở nên to hơn nếu cường độ âm thanh lớn hơn.

• Âm có cường độ âm nhỏ nhất mà tai chúng ta có thể cảm nhận được gọi là ngưỡng nghe.

• Âm thanh có cường độ âm lên tới 10W/m2, tai chúng ta có cảm giác nhói ở mọi tần số gọi là ngưỡng đau.

Âm sắc của âm thanh

• Âm sắc của âm thanh thường khác nhau và rất dễ nghe. Ví dụ, khi các nhạc cụ khác nhau phát ra âm thanh có cùng cao độ, tai chúng ta vẫn có thể phân biệt được từng nhạc cụ.

• Những âm thanh có cùng cao độ phát ra từ các loại nhạc cụ khác nhau có cùng chu kỳ nhưng đồ thị rung động của chúng hoàn toàn khác nhau.

• Âm sắc có thể được hiểu là một đặc tính sinh lý của âm thanh, giúp chúng ta phân biệt được âm thanh phát ra từ các nguồn khác nhau. Đồ thị rung động của âm thanh có quan hệ mật thiết với âm sắc.

Bài tập về cao độ âm thanh

Câu 1: Kết luận nào sau đây là sai?

A. Tai người nghe chịu tác dụng của sóng hạ âm và sóng siêu âm.

B. Hạ âm là âm có tần số nhỏ hơn 20Hz.

C. Máy phát siêu âm là máy phát ra âm thanh có tần số lớn hơn 20000Hz.

D. Một số loài động vật có thể nghe được những âm thanh mà tai người không thể nghe được.

Câu 2: Khi gõ nhẹ vào mặt trống, mặt trống rung lên và phát ra âm thanh. Nhưng khi con lắc dao động thì không phát ra âm thanh. Có người giải thích như sau, hãy chọn lời giải thích đúng?

A. Con lắc không phải là nguồn phát âm.

B. Con lắc là nguồn phát ra âm thanh nhưng có tần số thấp (hạ âm) nên tai người không nghe được.

C. Vì dây của con lắc ngắn nên con lắc không có khả năng phát ra âm thanh.

D. Con lắc chuyển động nên không phát ra âm thanh.

Câu 3: Chọn phát biểu đúng?

A. Tần số là số lần dao động mà một vật thực hiện được trong một khoảng thời gian nhất định.

B. Đơn vị tần số là giây (s).

C. Tần số là đại lượng không có đơn vị.

D. Tần số là số dao động thực hiện được trong 1 giây.

Câu 4: Tần số dao động càng cao

A. Âm thanh trở nên trầm hơn

B. Âm thanh to hơn

C. Âm thanh vang xa hơn

D. Âm thanh nghe rõ hơn

Câu 5: Khi điều chỉnh dây đàn thì tần số phát ra sẽ thay đổi. Dây càng căng thì âm thanh phát ra càng lớn:

A. lớn

B. học bổng

C. thấp

D. em bé

Câu 6: Một con lắc thực hiện được 20 dao động trong thời gian 10 giây. Tần số dao động của con lắc này là:

A. 2Hz

B. 0,5Hz

C. 2s

D. 0,5 giây

Câu 7: Xác định dao động nào có tần số cao nhất trong các dao động sau?

A. Vật dao động 500 lần trong 5 giây và phát ra âm thanh.

B. Vật dao động phát ra âm có tần số 200Hz.

C. Trong 1 giây vật dao động 70 lần.

D. Trong một phút vật dao động 1000 lần.

Câu 8: Một vật dao động điều hòa với tần số 50Hz thì số dao động của vật trong 5 giây sẽ là:

A. 10

B. 55

C. 250

D. 45

Trả lời:

1. MỘT

2. B

3. D

4. D

5. B

6. ​Một

7. B

8. C

Hướng dẫn giải câu 6,7,8:

Câu 6: f= nt= 2010= 2 (Hz)

Câu hỏi 7:

– Trường hợp A: f = n/t = 500/5 = 100 (Hz)

– Trường hợp B: f = 200 (Hz)

– Trường hợp C: f=70 (Hz)

– Trường hợp D: f = n/t = 1000/60 ≈ 17 (Hz)

⇒ Trường hợp B có tần suất cao nhất.

Câu hỏi 8:

Trong 5s vật thực hiện số dao động như sau:

f = n/t ⇒ n = ft = 50,5 = 250 (dao động)

Hy vọng qua bài viết này các bạn sẽ hiểu được lý thuyết cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến cao độ của âm và áp dụng được vào thực tế cuộc sống. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này.

Nguồn: https://timhieulichsuquancaugiay.edu.vn
Danh mục: Giáo dục