Trong chương trình vật lý phổ thông, chắc chắn bạn sẽ không dưới một lần phải đối mặt với kiến thức và bài tập về sóng âm. Để giải thành công nhiều dạng bài tập và lý thuyết liên quan, học sinh bắt buộc phải có sự hiểu biết cơ bản sóng âm là gì, công thức của sóng âm cũng như các dạng bài tập sóng âm thường gặp. Đọc hết bài viết này để ôn tập lại kiến thức vật lý về sóng âm nhé! 

 

sóng âm là gì
Sóng âm là gì?

 

1. Sóng âm là gì?

Theo các bạn, sóng âm là gì? Dựa trên khái niệm trong SGK, sóng âm được hiểu là một trong những loại sóng cơ bản nhất, chủ yếu hoạt động trong môi trường chất rắn, lỏng và khí, không có khả năng truyền trong chân không. 

Sóng âm có thể được coi là một dạng năng lượng như điện hoặc ánh sáng, bởi chúng rung động di chuyển dưới dạng năng lượng và có thể nghe được qua môi trường. 

Sóng âm di chuyển dưới hình thức luân phiên co lại và mở rộng các phần mà môi trường chúng truyền qua. Sóng âm chỉ có thể di chuyển với sự chuyển động của các phân tử, do đó, chúng không thể chuyển qua các vùng trống của chân không được. 

 

>> Đọc thêm: Sóng cơ là gì?

 

2. Sóng âm bao gồm những loại nào? 

Sóng âm được phân loại theo 2 hình thức khác nhau, một là theo đặc điểm tần số, hai là theo độ lớn tần số. 

 

2.1. Phân loại sóng âm theo đặc điểm tần số

Dựa trên đặc điểm về tần sớ, sóng âm được chia thành 2 loại đó là nhạc âm và tạp âm. 

Nhạc âm là các âm thanh có tần số xác định riêng, như tiếng nói và nhạc cụ. Nhạc âm thường được ưa chuộng vì nó tạo cảm giác dễ chịu cho tai khi nghe. 

Trái ngược với nhạc âm, tạp âm là những tần số không xác định có thể kể tới như tiếng ồn, còi xe hay máy móc làm việc,… Những tiếng ồn này tương đối khó chịu, thậm chí ảnh hưởng tới sức khỏe của con người nếu phải thường xuyên ở trong môi trường có quá nhiều tạp âm. 

 

2.2. Phân loại sóng âm theo độ lớn của tần số 

Các nhà vật lý học từ lâu đã khám phá và ước tính được độ lớn của tần số sóng âm. Có nhiều mốc tần số được ghi chép lại và chúng đều là những kiến thức mà con người cần ghi nhớ. Theo độ lớn về tần số, sóng âm được phân loại như sau: 

  • Hạ âm: Đây là những âm có tần số vô cùng nhỏ, cụ thể là nhỏ hơn 16Hz. Mức âm này đòi hỏi con người phải thật lắng tai thì mới có thể nghe thấy được. 
  • Âm nghe được: Đây là những âm có tần số xác định trong khoảng từ 16 Hz tới 20000 Hz. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể nghe được các âm trong đoạn nầy mà còn tùy vào cấu tạo tai của từng người và khả năng đáp ứng của các thiết bị âm thanh. Các nhà vật lý học cho rằng ở quãng 1000 Hz, đa số mọi người có thể nghe rõ ràng, thấp hơn 500 Hz và cao hơn 5000 Hz sẽ có thể nghe thấy hoặc không. 
  • Siêu âm: Là những âm có tần số lớn hơn 2000 Hz, tai người bình thường khó có thể n ghe thấy được. Ở tần số này, có loài cá heo nổi tiếng với sự giao tiếp bằng siêu âm trong nước. 

 

4. Sự truyền âm của sóng âm diễn ra như thế nào?

Về cơ bản, sự truyền âm là quá trình làm lan truyền dao động âm. Vì quá trình truyền âm là một quá trình sóng nên: 

  • Âm được truyền đi với vận tốc không đổi trong môi trường đồng tính 
  • Tốc độ truyền âm được truyền đi phụ thuộc vào tính chất của môi trường, với v rắn > v lỏng > v khí. 
  • Các vật liệu mà sóng âm không thể truyền qua còn được gọi là vật liệu cách âm, ví dụ như bông, cốp, thạch cao,.. còn các vật liệu cho sóng âm truyền qua thì được gọi là các vật liệu tiêu âm. 
  • Khi sóng âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tần số của sóng được giữ nguyên không thay đổi 

 

sóng âm
Tốc độ truyền âm được truyền đi phụ thuộc vào tính chất của môi trường

 

5. Một số đặc trưng vật lý của sóng âm 

5.1. Tần số âm 

Tần số âm được hiểu là tần số dao động của âm thanh từ các nguồn âm khác nhau. Những âm càng trầm thì có tần số âm càng nhỏ, những âm càng cao thì có tần số âm càng lớn.

 

5.2. Cường độ âm 

Cường độ âm là đại lượng được đo bằng năng lượng sóng âm tải qua đơn vị diện tích. Sóng âm luôn vuông góc với phương truyền sóng của chúng và theo một đơn vị thời gian duy nhất.

Công thức: l= WS.t 

Trong đó:

  • I: cường độ âm, đơn vị W/m²
  • S: diện tích
  • t: thời gian

 

5.3. Mức độ cường âm 

Mức cường độ âm là khái niệm để chỉ việc thiết lập các thang bậc của cường độ âm. Đây là đại lượng được đưa ra và đo bằng logarit thập phân dựa vào tỉ số giữa cường độ âm ở thời điểm đang xét và cường độ âm chuẩn. 

Công thức: công thức sóng âm

 hoặc  công thức sóng âm

L chính là mức cường độ âm đang xét tính theo đơn vị ben (B)

 

6. Âm cơ bản và họa âm 

Nếu 1 đoạn dây đàn ghi ta rung nó sẽ tạo ra âm do trên dây có diễn ra hiệu ứng sóng dừng.  Nếu dây tiếp xúc với 1 cột sóng thì dây tạo nên âm có tần số sóng âm thấp nhất (tần số fmin đã nói trong bài Sóng dừng) . Ta cũng dùng tần số tương tự là tần số fo được coi là âm cơ bản (hay đơn giản là hoạ âm thứ 1) . 

 Khảo sát thực tế cũng biết dây đàn còn tạo được những âm có tần số 2fo, 3fo và 4fo. … tạm gọi là hoạ âm thứ 2, thứ 3, thứ 4, . .. Mỗi hoạ âm có tần số khác nhau làm cho chuyển động âm của các nốt nhạc để tạo nên chung 1 giai điệu cũng khác nhau. Có thể nhận biết được bằng việc chênh nhau âm sắc của nhạc cụ. 

 

7. Đặc trưng sinh lý của âm là gì? 

  • Độ cao của âm tỷ lệ thuận với tần số âm. Âm trầm có tần số nhỏ, âm cao có tần số lớn
  • Độ cao của âm tỷ lệ thuận với mức cường độ âm 
  • Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị daqo động âm, phổ của âm 

 

sự lan truyền sóng âm
Độ cao của âm tỷ lệ thuận với mức cường độ âm 

 

8. Một số bài tập về sóng âm

Câu 1: Tại một điểm A cách nguồn âm N (nguồn điểm) một khoảng NA = 1m, có mức cường độ âm là LA = 90dB. Biết ngưỡng nghe của âm đó là Io = 0,1nW/m2. Hãy tính cường độ âm đó tại A:
A. 0,1 W/m2
B.1 W/m2
C.10 W/m2
D.0,01 W/m2

Câu 2: Một nguồn âm P phát ra âm đẳng hướng. Hai điểm A, B nằm cùng trên một phương truyền sóng có mức cường độ âm lần lượt là 40dB và 30dB. Điểm M nằm trong môi trường truyền sóng sao cho ∆AMB vuông cân ở A. Xác định mức cường độ âm tại M?

A.37,54dB  

B.32,46dB

C.35,54dB   

D.38,46dB

Câu 3: Một nguồn âm S có công suất phát sóng P không đổi, truyền trong không khí với vận tốc 340 m/s. Coi môi trường truyền âm là đẳng hướng và không hấp thụ âm. Năng lượng âm chứa giữa hai mặt cầu đồng tâm, có tâm là S, có hiệu bán kính 1m là 0,00369J. Biết cường độ âm chuẩn I0 = 10-12 W/m2. Mức cường độ âm tại một điểm cách S 10 m là

A. 80 dB  

B.70 dB  

C.90 dB

D.100 dB

Câu 4: Một người áp tai vào đường ray tàu hỏa nhe tiếng búa gỏ vào đường ray cách đó 1 km. Sau 2,83s người đó nghe tiếng búa gỏ truyền qua không khí. Tính tốc độ truyền âm trong thép làm đường ray. Cho biết tốc độ âm trong không khí là 330 m/s.

A.2992 m/s.  

B.3992 m/s.  

C.4992 m/s.

D.1992 m/s.

Câu 5: Một nguồn âm điểm S phát âm đẳng hướng với công suất không đổi trong một môi trường không hấp thụ và không phản xạ âm. Lúc đầu, mức cường độ âm do S gây ra tại điểm M là L (dB). Khi cho S tiến lại gần M thêm một đoạn 60 m thì mức cường độ âm tại M lúc này là L + 6 (dB). Khoảng cách từ S đến M lúc đầu là:

A. 80,6 m.  

B.120,3 m.

C.200 m.  

D.40 m.

 

Trên đây là toàn bộ những nội dung có thể giải đáp toàn bộ thắc mắc và sự mơ hồ của các bạn học sinh về sóng âm là gì, những kiến thức về sóng âm bạn nhất định phải biết. Hy vọng sau bài viết này, bạn không còn cảm thấy lo lắng về mục kiến thức này trong chương trình học nữa. Để nắm chắc hơn các kiến thức và chương trình Vật Lý THPT, các bạn hoàn toàn có thể luyện tập tại đây. Nhanh tay đăng ký tài khoản để luyện tập toàn bộ chương trình thi cùng hocthongminh.com nha!