Title Vật lý 12 - CHỦ ĐỀ 11 SÓNG ÂM.docx ✅

CHỦ ĐỀ 11. SÓNG ÂM I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Sóng âm là sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn (Âm không truyền được trong chân không) - Trong chất khí và chất lỏng, sóng âm là sóng dọc. - Trong chất rắn, sóng âm gồm cả sóng ngang và sóng dọc. 2. Âm nghe được có tần số từ 16Hz đến 20 000Hz mà tai con người cảm nhận được. Âm này gọi là âm thanh. - Siêu âm: là sóng âm có tần số > 20 000Hz - Hạ âm: là sóng âm có tần số < 16Hz 3. Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm. Dao động âm là dao động cưỡng bức có tần số bằng tần số của nguồn phát. 4. Tốc độ truyền âm: - Trong mỗi môi trường nhất định, tốc độ truyền âm không đổi. - Tốc tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường. - Tốc độ: .ranlongkhívvv Khi sóng âm truyền từ không khí vào nước thì vận tốc tăng bước sóng tăng Chú ý: Thời gian truyền âm trong môi trường: t = kkmt dd vv với v kk và v mt là vận tốc truyền âm trong không khí và trong môi trường. 5. Các đặc trưng vật lý của âm (tần số, cường độ (hoặc mức cường độ âm), năng lượng và đồ thị dao động của âm) a. Tần số của âm: Là đặc trưng quan trọng. Khi âm truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số không đổi, tốc độ truyền âm thay đổi, bước sóng của sóng âm thay đổi. b. Cường độ âm 2W/m I=: . WP I tSS tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. + W(J), P(W) là năng lượng, công suất phát âm của nguồn; S (m 2 ) là diện tích miền truyền âm. + Với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S = 4π.R 2  Khi R tăng k lần thì I giảm k 2 lần. c. Mức cường độ âm:
⇒ L(dB) = 10 10 lg10 L oo II II với I o = 10 -12 W/m 2 là cường độ âm chuẩn. ⇒ ΔL(dB) = L 2 - L 1 = 10 2210 11 .lg10 L II II   Khi I tăng 10n lần thì L tăng thêm 10n (dB). Chú ý: Khi hai âm chêch lệch nhau L 2 - L 1 = 10n(dB)thì I 2 = 10 n .I 1 = A.I 1 ta nói: số nguồn âm bây giờ đã tăng gấp a lần so với số nguồn âm lúc đầu. ⇒ L 2 - L 1 = 10 21 211210 1221 .lg20lg10 LL IRRI IRRI   Chú ý các công thức toán: lg10 x = x; a = lgx ⇒ x = 10 a ; lga b = lga - lgb 6. Đặc trưng sinh lí của âm: (3 đặc trưng là độ cao, độ to và âm sắc) - Độ cao của âm gắn liền với tần số của âm. (Độ cao của âm tăng theo tần số âm) - Độ to của âm là đặc trưng gắn liền với mức cường độ âm. (Độ to tăng theo mức cường độ âm) - Âm sắc gắn liền với đồ thị dao động âm, giúp ta phân biệt được các âm phát ra từ các nguồn âm, nhạc cụ khác nhau. Âm sắc phụ thuộc vào tần số và biên độ của các hoạ âm. II. CÁC VÍ DỤ ĐIỂN HÌNH Ví dụ 1: Một thanh kim loại dao động với tần số 200Hz. Nó tạo ra trong nước một sóng âm có bước sóng 7,17m. Vận tốc truyền âm trong nước là A. 27,89m/s B. 1434m/s C. 1434cm/s. D. 0,036m/s. Giải Ta có λ v f ⇒ v = λ.f = 7,17.200 = 1434 Hz Ví dụ 2: Một vật máy thu cách nguồn âm có công suất là 30 W một khoảng cách là 5 m. Hãy xác định cường độ âm tại điểm đó A. 0,2W/m 2 B. 30 W/m 2 C. 0,095W/m 2 D. 0,15 W/m 2 Giải: Ta có 22 30 4.4.5 P I R 0,095W/m 2 Ví dụ 3: Tại vị trí A trên phương truyền sóng có I = 10 - W/m 2 . Hãy xác định mức cường độ âm tại đó, biết I 0 = 10 -12 W/m 2 A. 90 B B. 90 dB C. 9 dB D. 80 dB Giải
L= 3 12 10 10.log90  10dB   Ví dụ 4: Tại vị trí A trên phương truyền sóng có mức cường độ âm là 50 dB. Hãy xác định cường độ âm tại đó biết cường độ âm chuẩn I 0 = 10 -12 W/m 2 . A. 10 -5 W/m 2 B. 10 -6 W/m 2 C. 10 -7 W/m 2 D. 10 -8 W/m 2 Giải: L= 551272 10.log50log51010.1010W/mAAA A ooo III dBI III   Ví dụ 5: Tại một vị trí, nếu cường độ âm là I thì mức cường độ âm là I, nếu tăng cường độ âm lên 1000 lần thì mức cường độ âm tăng lên bao nhiêu? A. 1000 dB B. 1000B C. 30 B D. 30 dB Giải L= 0 10.logAI I Nếu tăng I lên 1000 lần 00 1000 10log10.log100010logAAII L II = L + 30dB Ví dụ 6: Hai điểm AB trên phương truyền sóng, mức cường độ âm tại A lớn hơn tại B 20 dB. Hãy xác định tỉ số A B I I A. 20 lần B. 10 lần C. 1000 lần D. 100 lần Giải: 00 10loglog20log2ABAA AB BB IIII LL IIII    = 100 Ví dụ 7: Tại hai điểm A và B trên phương truyền sóng, khoảng cách từ nguồn đến A là 1m và có cường độ âm là I A = 10 -2 W/m 2 Hỏi tại điểm B cách nguồn 100m thì có cường độ âm là bao nhiêu? A. 10 -3 W/m 2 B. 10 -4 W/m 2 C. 10 -5 W/m 2 D. 10 -6 W/m 2 Giải: 2 22262 22 1 ...10.10W/m 100 A AABBBA B R IRIRII R   Ví dụ 8: Tại hai điểm A và B trên phương truyền sóng có khoảng cách đến nguồn lần lượt là 1m và 100m. Biết mức cường độ âm tại A là 70 dB. Hỏi mức cường độ âm tại B là bao nhiêu: A. 30 dB B. 40 dB C. 50 dB D. 60 dB
Giải ▪L B = 10 0 logBI I    với 2 2.A BA B R II R ⇒ L B = 10 22 22 00 log10loglogAAAA BB IRIR IRIR     = 10 (7-4) = 30dB III. BÀI TẬP A. KHỞI ĐỘNG: NHẬN BIẾT Bài 1: Chọn phát biểu sai về sóng âm A. Nhạc âm là những âm có tính tuần hoàn B. Độ to của âm chỉ phụ thuộc vào cường độ âm C. Dao động của âm do các nhạc cụ phát ra không phải là dao động điểu hòa D. Độ cao của âm phụ thuộc vào chu kỳ âm Bài 2: Phát biểu nào sau đây là sai về nhạc âm? A. Sợi dây đàn có thể phát ra đầy đủ các họa âm bậc chẵn và bậc lẻ. B. Ống sáo một đầu kín, một đầu hở chỉ phát ra các họa âm bậc lẻ. C. Mỗi âm thoa chỉ phát ra một âm có tần số xác định. D. Đồ thị của nhạc âm có tính điều hòa (theo qui luật hàm sin). Bài 3: Hai âm thanh có âm sắc khác nhau là do: A. khác nhau về tần số B. khác nhau về số hoạ âm. C. khác nhau về đồ thị dao động âm D. khác nhau về chu kỳ của sóng âm Bài 4: Đối với âm cơ bản và họa âm bậc 2 do cùng một cây đàn phát ra thì: A. Tốc độ âm cơ bản gấp đôi tốc độ họa âm bậc 2 B. Tần số họa âm bậc 2 gấp đôi tần số âm cơ bản C. Độ cao âm bậc 2 gấp đôi độ cao âm cơ bản D. Họa âm bậc 2 có cường độ lớn hơn cường độ âm cơ bản Bài 5: Sóng âm không có tính chất nào sau đây? A. Mang năng lượng tỉ lệ với bình phương biên độ sóng A B. Truyền được trong chất rắn, lỏng, khí C. Là sóng ngang khi truyền trong chất khí D. Có khả năng phản xạ, khúc xạ, giao thoa