Bài 10: Thực hành đo tần số của sóng âm và tốc độ truyền âm

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Để đo được tần số của sóng âm và tốc độ truyền âm ta cần có các dụng cụ đo chuyên dụng. Ví dụ như tần số của âm thoa, hay các loại nhạc cụ thì cần có các bộ dụng cụ trong phòng thí nghiệm, dao động kí điện tử. Các loại âm thanh có tần số không xác định được phát ra từ các động cơ, máy khoan thì cần có các dụng cụ đo chuyên dụng hơn và cần sử dụng các công thức về năng lượng âm, mức cường độ âm để xác định.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Mục đích thí nghiệm: Đo được tần số của sóng âm.

* Dụng cụ:

– Nguồn âm (1)

+ Loa điện động được kết nối với máy phát tấn số.

+ Âm thoa, búa và âm thoa gắn trên hộp cộng hưởng (Hình 10.1b).

– Micro (2) để chuyển dao động âm thành dao động điện.

– Dao động kí điện tử (3).

* Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2.

Bước 2: Sử dụng nguồn âm là loa điện động, đặt loa gần micro (chú ý đảm bảo không có nguồn âm khác ở gần).

Bước 3: Bật micro và dao động kí ở chế độ làm việc.

Bước 4: Bật máy phát tần số

Bước 5: Điều chỉnh dao động kí để ghi nhận tín hiệu. Lặp lại bước 2 đến bước 5 khi sử dụng nguồn âm là âm thoa.

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Tính giá trị trung bình: \(\overline A  = \frac{{{A_1} + {A_2} + ... + {A_n}}}{n}\)

- Xác định sai số tuyệt đối ứng với mỗi lần đo là trị tuyệt đối của hiệu giữa giá trị trung bình và giá trị của mỗi lần đo

\(\Delta \overline {{A_1}}  = \left| {\overline A  - \left. {{A_1}} \right|} \right.\)

\(\Delta \overline {{A_2}}  = \left| {\overline A  - \left. {{A_2}} \right|} \right.\)

…

\(\Delta \overline {{A_n}}  = \left| {\overline A  - \left. {{A_n}} \right|} \right.\)

- Tính sai số tuyệt đối trung bình của n lần đo gọi là sai số ngẫu nhiên:

\(\overline A  = \frac{{\Delta {A_1} + \Delta {A_2} + ... + \Delta {A_n}}}{n}\)

- Sai số tuyệt đối của phép đo là tổng sai số ngẫu nhiên và sai số dụng cụ:

\(\Delta A = \Delta \overline A  + \Delta A'\)

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Tần số đo được gần đúng với tần số ghi trên âm thoa.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

*Mục đích thí nghiệm: Đo được tốc độ truyền âm trong không khí

* Dụng cụ:

– Ống cộng hưởng (1) trong suốt bằng nhựa, dài 70 cm, đường kính 40 mm, có gắn thước thẳng.

– Pit-tông bằng kim loại bọc nhựa (2), đường kính 38 mm, có vạch chuẩn xác định vị trí.

– Dây treo pit-tông (3) dài 1,5 m, một đầu có móc treo, vắt qua ròng rọc có đường kính 40 mm.

– Hệ thống giá đỡ gồm trụ thép đặc (4), dài 75 cm, đường kính 10 mm và để ba chân bằng thép. – Loa điện động (4 Ω – 3 W) (5), lắp trong hộp bảo vệ có cán bằng trụ thép và lỗ cắm điện.

– Máy phát tần số (0,1 Hz – 1 kHz) (6), tín hiệu hình sin, điện áp ra cực đại 14 V.

– Bộ hai dây nối mạch điện (7), dài 50 cm, hai đầu có phích cắm.

* Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.3. Đặt loa điện động gần sát đầu hở của ống cộng hưởng.

Bước 2: Dùng hai dây dẫn điện cấp điện cho loa từ máy phát tần số.

Bước 3: Điều chỉnh thang do trên máy phát sang vị trí 100 Hz – 1 kHz. Điều chỉnh tần số sóng âm cho phù hợp. Bước 4: Điều chỉnh biên độ để nghe được âm phát ra từ loa vừa đủ to.

Bước 5: Kéo dẫn pit-tông lên và lắng nghe âm phát ra. Xác định vị trí thứ nhất của pit-tông khi âm nghe được to nhất và xác định chiều dài cột khí l₁ tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.

Bước 6: Tiếp tục kéo pit-tông lên và xác định vị trí thứ hai của pit-tông khi âm nghe được lại to nhất và xác định chiều dài cột khí l₂ tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.

Bước 7: Cho pit-tông về lại sát miệng ống, lặp lại các bước 5 và 6 thêm 4 lần nữa. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.

(Trả lời bởi Hà Quang Minh)

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Nguyên nhân gây ra sai số của phép đo:

+ Sai số dụng cụ đo

+ Thao tác thực hiện không đúng

+ Chưa RESET máy đo thời gian hiện số

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Do ống trong thí nghiệm coi như có một đầu cố định, một đầu tự do.

Khi kéo pit-tong nghe được âm to nhất lần thứ nhất, chiều dài ống là: \(l_1=\left(2k_1+1\right)\dfrac{\lambda}{4}\)

Khi kéo pit-tong tiếp nghe được âm to nhất lần thứ hai, chiều dài ống là: \(l_2=\left(2k_2+1\right)\dfrac{\lambda}{4}\)

Do hai vị trí nghe được âm to nhất này gần nhau nhất nên:

\(k_2-k_1=1\)

Khi đó: \(l_1=l_2=\dfrac{\lambda}{2}\)

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))

Hướng dẫn giải

Hai thí nghiệm này cho ra kết quả khác nhau
Khoảng thời gian đo được khi thả rơi tự do vật từ độ cao 2,2m là 0,462s, tốc độ đo khi thả rơi vật là tốc độ rơi tự do của vật không phải tốc độ truyền âm trong không khí.

(Trả lời bởi Mai Trung Hải Phong)

Hướng dẫn giải

Tham khảo:

Phương án thí nghiệm:

- Sử dụng một âm thoa, búa cao su.

- Đặt âm thoa gần bộ cảm biến âm một khoảng vừa đủ, dùng búa cao su gõ nhẹ vào âm thoa, bộ cảm biến âm sẽ nhận sóng âm từ âm thoa và xử lí tín hiệu cho ta đồ thị dao động của sóng âm.

- Do đã cài đặt tỉ lệ trục thời gian ban đầu ta có thể xác định được chu kì của tín hiệu.

- Từ đồ thị xác định được bước sóng (khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp).

- Từ đó xác định được tốc độ truyền âm và tần số của âm thoa.

(Trả lời bởi HT.Phong (9A5))