Bài 10: Biên độ, tần số, độ to và độ cao của âm

I. Biên độ và độ to của âm

1. Biên độ

Khi một vật dao động, độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng của nó được gọi là biên độ của dao động.

2. Độ to của âm

Độ to của âm liên quan đến biên độ sóng âm truyền đến tai.

Thí nghiệm: Treo một quả cầu trước một chiếc âm thoa. Gõ cho âm thoa dao động. Lắng nghe âm phát ra đồng thời quan sát chuyển động của quả cầu.

Nhận xét: Tiếng âm thoa phát ra càng to thì cầu lệch càng nhiều, chứng tỏ biên độ dao động của âm thoa càng lớn.

Kết luận:

• Khi sóng âm truyền đến tai với biên độ lớn, ta nghe được âm to hơn
• Khi sóng âm truyền đến tai với biên độ nhỏ, ta nghe thấy âm nhỏ hơn

Độ to của âm được đo bằng đơn vị đêxiben, kí hiệu dB.

Độ to của một số âm như: tiếng lá rơi nhẹ (10 dB), tiếng nói thì thầm (20 dB), tiếng nói chuyện bình thường (40 dB), tiếng nhạc to (60 dB), tiếng ồn trong nhà máy (90 dB), tiếng khoan đường (110 dB), tiếng sét (120 dB),...

Ngưỡng làm đau tai là 130 dB.

II. Tần số và độ cao của âm

1. Tần số

Kéo một quả cầu khỏi vị trí cân bằng một đoạn rồi buông tay, quả cầu dao động xung quanh vị trí cân bằng.

Khi quả cầu đi từ vị trí có độ lệch lớn nhất bên này sang bên kia rồi trở lại vị trí có độ lệch lớn nhất ở bên này, ta nói con lắc thực hiện được một dao động. Số dao động trong một giây càng lớn, con lắc dao động càng nhanh.

Số dao động trong một giây được gọi là tần số.

Đơn vị đo tần số là héc, kí hiệu là Hz.

Có thể xác định tần số của âm thoa bằng cách sau:

• Nối đồng hồ đo điện đa năng với bộ khuếch đại âm thanh, gõ vào âm thoa.
• Sóng âm do âm thoa phát ra được thu bằng bộ thu âm (microphone).
• Tần số của sóng âm này sẽ hiển thị trên đồng hồ đo điện đa năng khi đặt ở chế độ đo tần số.

2. Độ cao của âm

Thí nghiệm:

Cho hai thước thép đàn hồi có chiều dài khác nhau. Cố định một đầu của mỗi thước trên mặt bàn.

Lần lượt bật nhẹ đầu tự do để thước dao động. Quan sát và lắng nghe âm phát ra.

Nhận xét:

• Phần tự do của đầu thước ngắn dao động nhanh hơn.
• Âm phát ra từ thước ngắn cao hơn âm phát ra từ thước dài.

Như vậy, khi thước rung càng nhanh, tần số dao động của thước càng lớn, âm phát ra càng cao.

Kết luận: 

• Tần số lớn hơn sẽ cho âm cao (bổng) hơn.
• Tần số nhỏ hơn sẽ cho âm thấp (trầm) hơn.

Có thể em chưa biết

Thông thường tai người có thể nghe được âm có tần số trong khoảng từ 20 Hz đến 20000 Hz.

Những âm có tần số dưới 20 Hz gọi là hạ âm. Những âm có tần số lớn hơn 20000 Hz gọi là siêu âm.

Một số con vật nghe được hạ âm (chim bồ câu, tê giác Sumatra,...) và siêu âm (dơi, cá voi,...).

1. Biên độ là độ lệch lớn nhất của vật dao động so với vị trí cân bằng của nó.

2. Biên độ dao động của vật phát ra càng lớn, âm càng to.

3. Tần số là số dao động trong một giây.

4. Tần số của dao động càng lớn, âm càng cao (càng bổng).

5. Tần số của dao động càng nhỏ, âm càng thấp (càng trầm).