Bài giảng Âm thanh - Chương 2: Sóng âm truyền trong các môi trường, các đặc trưng của sóng âm (Phần 2) - Phạm Đỗ Chung

Nội dung text: Bài giảng Âm thanh - Chương 2: Sóng âm truyền trong các môi trường, các đặc trưng của sóng âm (Phần 2) - Phạm Đỗ Chung

1. Bồi dưỡng giáo viên giảng dạy Khoa học tự nhiên THCS ÂM THANH Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 Khoa học tự nhiên THCS
2. Chương 2: Sóng âm truyền trong các môi trường, các đặc trưng của sóng âm 1. Sóng âm, Sự lan truyền sóng âm 2. Các đặc trưng của sóng âm 3. Một số hiện tượng đơn giản về sóng âm PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2
3. Cường độ và mức cường độ âm Cường độ của sóng âm được định nghĩa là tố độ trung bình mà năng lượng được chuyển qua một đơn vị diện tích vuông góc với đường truyền sóng. Công suất I = P/A [W/m2] Tiết diện ngang Displacenment: 1 22 s( x, t) = scos( kx-w t) Ivs= rw m m 2 Cường độ âm cũng có mối liên hệ trực tiếp với biên độ dao động của các phần tử không khí được biểu diễn bởi phương trình sóng âm s(x,t) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3
4. Cường độ âm thay đổi theo khoảng cách P I = s 4p r2 Mức cường độ âm b : I b = (10 dB) log I0 -12 2 I where reference intensity I0 = 10 W/m Một số mứcbcường= (10độ dBâm) log(dB) Trong đó I0 là cường độ âm tiêu chuẩn Ngưỡng nghe 0 I0 Lá cây xào xạc 10 -12 2 Nói chuyệnwhere reference intensity60 I0 = 10 W/m Nhạc Rock 110 Ngưỡng đau 120 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4
5. Các nguồn nhạc âm Sóng âm trong ông sáo Nhạc âm có thể được tạo ra do các dây dao động (ghita, piano), các màng (trống, chiêng), các cột không khí (sáo, kèn) Hình vẽ bên trái là mode dao động cơ bản nhất trong ống sáo. Nút sóng Các mode dao động bậc cao hơn (các họa âm) sẽ thỏa mãn điều kiện: for pipe with two open ends lowest frequency, longest wavelength mode: fundamental or first harmonic l 2L LL= ® l ==2 2 1 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5
6. Họa âm Lưu ý: Trong một ống có hai đầu hở thì mọi họa âm đều có thể tồn tại (a) Với ống chỉ có một đầu hở thì chỉ các họa âm bậc lẻ mới có thể tồn tại (b) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6
7. Dải tần số của một số nhạc cụ Chiều dài của nhạc cụ phản ánh vùng tần số mà nhạc cụ hoạt động: nhạc cụ càng dài càng phát ra âm trầm, càng ngắn thì cho tần số càng cao. (So sánh âm vực của Bass vs Violin) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7
8. Họa âm Tại sao hai nhạc cụ khác nhau phá cùng một nốt nhạc (cùng tần số) nhưng ta nghe được hai âm thanh khác nhau? Sáo T T Kèn Ô-boa Một nhạc cụ khi phát ra một nốt nhạc thường phát ra âm cơ bản và một vài họa âm bậc cao. Vì số lượng, cường độ các họa âm bậc cao khác nhau nên tạo cho mỗi nhạc cụ một âm sắc riêng biệt. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8
9. Phách Nếu hai âm có tần số gần nhau thì khi kết hợp với nhau (giao thoa) sẽ tạo ra hiện tượng phách, tức là hợp thành một âm có cường độ to nhỏ theo thời gian. Tần số của hiện tượng này gọi là tần số phách: fphách = f1-f2 st( ) = [2cos'cos sm ww t] t phách phách cosw 't PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9
10. Hiệu ứng Doppler Hiệu ứng Doppler là hiệu ứng mà người nghe cảm thấy tần số âm thanh của một nguồn âm đi tới mình bị thay đổi khi nguồn phát âm hoặc người nghe chuyển động. Tần số của âm thanh bị thay đổi do hiệu ứng Doppler phụ thuộc vào vận tốc của người nghe và nguồn phát: vv± ff'= D (general Doppler effect) vv± S Cho biết trong trường hợp nào tần số âm tăng; trường hợp nào tần số âm giảm do hiệu ứng Doppler? PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10
11. Hiệu ứng Doppler vv± ff'= D (general Doppler effect) vv± S detector moving, source moving, source stationary detector stationary ® vS = 0 ® vD = 0 vv± v ff' = D ff' = v vv± S Trong trường hợp nguồn thu và nguồn phát âm chuyển động với cùng vector vận tốc thì tần số âm thu được có thay đổi không? PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11
12. Vận tốc siêu thanh, sóng xung kích Khi nguồn chuyển động với vận tốc lớn hơn vận tốc âm thanh (gọi là tốc đô siêu thanh) thì lúc vượt qua sẽ tạo ra một tiếng nổ của sóng xung kích whatNếu if vv> ? Nếuif vvS = ® f '= ¥ ! S vt v Góc của nón Mach: sinq == (Mach coneSố angle)Mach = vs /v vtSS v PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12