Lý thuyết Khoa học tự nhiên 7 bài 13 CTST

a. Biên độ dao động

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

Hình 13.1. Biên độ dao động của thước

- Dao động kí (còn gọi là máy hiện sóng) là một trong những thiết bị cho phép “nhìn thấy” dao động của sóng âm (Hình 1.4). Dao động kí có thể hiển thị đồ thị dao động âm. Đó là đường biểu diễn các dao động của sóng âm mà micro thu nhận được.

- Trên màn hình dao động kí, biên độ dao động là khoảng cách giữa đỉnh đồ thị (Hình 13.2) và đường vẽ cắt ngang ở giữa đồ thị. Biên độ dao động hiển thị trên màn hình tỉ lệ với biên độ dao động của sóng âm mà micro nhận được.

Hình 13.2. Đồ thị dao động âm hiển thị trên màn hình dao động kí

b. Mối liên hệ giữa độ to của âm với biên độ âm

- Âm nghe được càng to khi biến độ âm càng lớn.

- Âm nghe được càng nhỏ khi biến độ ẩm càng nhỏ.

Âm bổng được gọi là âm cao, âm trầm được gọi là âm thấp.

a. Tần số

- Tần số là số dao động của vật thực hiện được trong một giây. Đơn vị tần số là héc (Hz).

Ví dụ: Kẹp một đầu thước thép vào mặt bàn, dùng tay gảy đầu còn lại cho thước dao động. Khi đầu tự do của thước đi được trọn vẹn một vòng từ điểm xa vị trí cân bằng nhất ở phía trên (A) đến điểm xa vị trí cân bằng nhất ở phía dưới (B) và trở lại A, đầu thước đã thực hiện một dao động (Hình 13.5). Số dao động đầu thước thực hiện được trong một giấy được gọi là tần số dao động của thước.

Hình 13.5. Hình minh hoạ một dao động của đầu thước.

- Tai người chỉ nghe được những sóng âm có tần số trong khoảng từ 20 Hz đến 20 000 Hz (khoảng sóng âm này được gọi là âm nghe được).

- Sóng âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz được gọi là siêu âm; sóng âm có tần số dưới 20 Hz được gọi là hạ ẩm (Một số loài động vật có thể nghe được siêu âm hoặc hạ ẩm).

- Có thể phân biệt sóng âm tần số cao với sóng âm tần số thấp bằng dao động kí. Trên màn hình có cùng tỉ lệ, sóng âm có tần số cao hơn thì các đường biểu diễn của chúng ở sát nhau hơn, nghĩa là đồ thị dao động âm của chúng có các đỉnh ở gần nhau hơn (Hình 13.6).

Hình 13.6. Hai đồ thị dao động âm (a), (b) có cùng biên độ nhưng khác tần số

b. Mối liên hệ giữa độ cao và tần số âm

- Âm phát ra càng cao (càng bổng) khi tần số âm càng lớn.

- Âm phát ra càng thấp (càng trầm) khi tần số càng nhỏ.

Bài 1: Cho bốn âm thoa có tần số dao động tương ứng như hình. Hãy sắp xếp các âm thoa này theo thứ tự âm nghe được từ trầm nhất đến bổng nhất.

Hướng dẫn giải

- Âm có tần số càng nhỏ thì nghe âm càng trầm, âm có tần số càng cao thì nghe âm càng bổng.

- Thứ tự âm thoa có âm nghe được từ trầm nhất đến bổng nhất là: 128 Hz, 256 Hz, 512 Hz, 1024 Hz.

Bài 2: Một người thổi sáo tạo ra hai âm với hai thao tác sau:

- Dùng các ngón tay bịt kín tất cả các lỗ từ 1 đến 6 (Hình a).

- Để hở tất cả các lỗ từ 1 đến 6 (Hình b).

Trong trường hợp nào âm thanh phát ra trầm hơn? Giải thích.

Hướng dẫn giải

Khi bịt chặt cả 6 lỗ trên ống sáo (Hình a) thì cột không khí dao động trong ống dài hơn so với khi để hở cả 6 lỗ (Hình b), tần số âm nhỏ. Vì vậy, thao tác ở Hình a sẽ tạo ra âm trầm hơn.