Buzz
1. Khái niệm biên độ dao động
1.1. Định nghĩa biên độ
Biên độ là phạm vi dao động mà trong đó các chuyển động được giới hạn trong một khoảng thời gian cụ thể.
1.2. Dao động là gì?
Dao động là hiện tượng lặp lại liên tục trạng thái của một vật thể. Trong cơ học, dao động mô tả chuyển động có giới hạn quanh vị trí cân bằng, lặp đi lặp lại nhiều lần. Dao động cơ học thể hiện sự biến đổi liên tục giữa động năng và thế năng.
Một dạng dao động phổ biến trong cơ học là dao động tuần hoàn, nghĩa là dao động lặp lại quanh vị trí cân bằng sau khoảng thời gian cố định. Thời gian ngắn nhất để vật trở về vị trí cũ gọi là chu kỳ dao động. Mọi dao động tuần hoàn đều có thể được phân tích thành chuỗi Fourier của các dao động điều hòa với tần số cơ bản khác nhau.
1.3. Biên độ dao động là gì?
Dao động có thể được coi là sự di chuyển qua lại quanh một điểm cân bằng. Độ di chuyển xa nhất từ vị trí cân bằng được gọi là biên độ dao động.
2. Các loại dao động
| Dao động tắt dần | Dao động duy trì | Dao động cưỡng bức Cộng hưởng | |
| Khái niệm | Là dao động có biên độ dao động giảm dần theo thời gian. | Là dao động được duy trì bằng cách giữ cho biên độ bằng cách giữ cho biên độ không đổi mà làm thay đổi chu kì dao động riêng. | Là dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưỡng bức có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưỡng bức. |
| Lực tác dụng | Do tác dụng của lực cản ( do lực ma sát ) | Do sự tác dụng của ngoại lực tuần hoàn | |
| Biên độ A | Giảm dần theo thời gian | Phụ thuộc điều kiện ban đầu | -Phụ thuộc biên độ của ngoại lực và hiệu số -Khi tần số của lực cưỡng bức càng gần tần số riêng thì biên độ dao động cưỡng bức càng lớn. |
| Chu kì T ( hoặc tần số f ) | Không có chu kì hoặc tần số đó không tuần hoàn | Chỉ phụ thuộc đặc tính riêng của hệ, không phụ thuộc các yếu tố bên ngoài | Bằng với chu kì ( hoặc tần số ) của ngoại lực tác dụng lên hệ |
| Hiện tượng đặc biệt trong dao động | Sẽ không dao động khi ma sát quá lớn | Sẽ xảy ra hiện tượng cộng hưởng ( biên độ A đạt giá trị cực đại ) khi tần số ( cb ) = fo | |
|
| Chế tạo lò xo giảm xóc trong oto, xe máy | Chế tạo đồng hồ quả lắc. Đo gia tốc trọng trường của trái đất. | - Chế tạo khung xe, bệ máy phải có tần sô khác xa tần số của máy gắn vào nó. - Chế tạo các loại nhạc cụ. |
3. Mối liên hệ giữa độ to của âm và dao động
- Âm thanh phát ra lớn hơn khi biên độ dao động tăng
- Âm thanh phát ra nhỏ hơn khi biên độ dao động giảm
- Có thể sử dụng thiết bị đo để xác định độ to của âm thanh
Âm thanh mà chúng ta có thể nghe thấy chỉ nằm trong một phạm vi nhất định, không phải âm thanh nào cũng được nghe rõ. Mức âm thanh tối ưu là 70 dB. Âm thanh lớn hơn mức này (không vượt quá 70 dB) sẽ nghe rõ hơn.
Khi âm thanh vượt quá 70 dB và kéo dài lâu, khả năng nghe của chúng ta sẽ giảm dần. Mức âm thanh 70 dB được coi là giới hạn an toàn về tiếng ồn.
Khi độ to của âm bằng hoặc lớn hơn 130 dB, mức âm thanh náy sẽ làm tai chúng ta có cảm giác nhức nhối, khó chịu và có thể dẫn đến tình trạng điếc tai. Độ to của âm ở mức 130 dB này được gọi là ngưỡng đau có thể làm điếc tai.
Để nhận biết được độ to nhỏ của những âm thanh khác nhau, những nhà nghiên cứu đã đưa ra một bảng âm thanh thông dụng được phát ta từ những vật, hoạt động thương ngày của con người . Nhờ vậy giúp ta phân biệt được âm thanh phát ra từ đó có mức độ là bao nhiêu.
* Bàng độ to của một số âm
| Nguồn âm | Độ to |
| Thả một chiếc lá rơi, âm thanh khi lá chạm đất | 10 dB |
| Tiếng nói thì thầm | 20 dB |
| Tiếng nói chuyện bình thường | 40 dB |
| Tiếng nhạc to | 60 dB |
| Tiếng ồn rất to ở ngoài phố | 80 dB |
| Tiếng ồn của máy móc nặng trong công xưởng | 100 dB |
| Tiếng sét | 120 dB |
| Ngưỡng đau ( làm đau nhức tai ) ( Tiếng động cơ phản lực ở cách 4m ) | 130 dB |
Loa là một thiết bị dùng để làm tăng độ to của âm thanh.
Cấu tạo chính của loa là một màng dao động, tín hiệu được đưa vào hai dây điện của loa. Biên độ dao động của màng loa càng lớn, âm phát ra càng to.
4. Những câu hỏi thú vị
4.1. Tại sao thùng rỗng lại phát ra âm thanh to?
- Khi gõ vào thùng, không khí bên trong dao động (vì các va chạm liên tục), âm thanh phát ra lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ mạnh của cú gõ và tần số dao động của không khí.
- Thùng rỗng (không có vật bên trong) cho phép không khí dao động dễ dàng hơn, vì vậy âm thanh phát ra to hơn do biên độ dao động lớn hơn.
4.2. Khi rót nước vào cốc và lượng nước ngày càng tăng, đồng thời gõ vào cốc bằng thìa, âm thanh phát ra sẽ thay đổi như thế nào?
- Khi nước được thêm vào cốc, cả cốc và nước đều dao động và phát ra âm thanh. Cốc đầy nước sẽ phát ra âm thanh trầm nhất.
- Cốc ít nước hơn phát ra âm thanh cao hơn. Điều này xảy ra vì cột không khí trong cốc dao động và phát ra âm thanh.
- Cốc có cột không khí dài nhất phát ra âm thanh trầm nhất.
5. Cách giải bài tập về độ lớn của âm
5.1. Phương pháp 1: Xác định biên độ dao động
Để xác định biên độ dao động, bạn cần dựa vào định nghĩa của biên độ dao động.
Lưu ý: Biên độ dao động không phải là khoảng cách xa nhất của vật so với vị trí cân bằng yên tĩnh, mà là độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng ban đầu.
Trong loại bài tập này, thường liên quan đến con lắc. Bạn cần quan sát vị trí và xác định biên độ dao động của vật. Biên độ dao động lớn nhất là khoảng cách từ con lắc đến vị trí cân bằng xa nhất.
5.2. Phương pháp 2: Giải thích các hiện tượng âm thanh trong cuộc sống
Trong phương pháp này, cần dựa vào các đặc điểm của âm thanh.
- Âm thanh sẽ lớn hơn khi biên độ dao động của vật lớn hơn.
- Âm thanh sẽ nhỏ hơn khi biên độ dao động của vật nhỏ hơn.
5.3. Phương pháp 3: Xác định loại âm thanh
Dựa vào mức độ ô nhiễm tiếng ồn 70 dB và ngưỡng đau tai 130 dB, chúng ta có thể phân biệt giữa âm thanh bình thường và âm thanh không thể nghe được.
6. Bài tập về độ lớn của âm
Câu 1: Âm thanh từ một vật phát ra sẽ nhỏ hơn khi:
A. Vật dao động với tần số thấp hơn
B. Biên độ dao động giảm xuống
C. Tần số dao động giảm
D. Vật dao động với biên độ nhỏ
Câu 2: Độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng được gọi là:
A. Chu kỳ dao động
B. Biên độ dao động
C. Biên độ dao động
D. Tốc độ dao động
Câu 3: Khi âm thanh được truyền đi, đại lượng nào sau đây của âm bị thay đổi?
A. Biên độ và tần số dao động của âm
B. Tần số dao động của âm
C. Tốc độ truyền âm
D. Biên độ dao động của âm thanh
Câu 4: Biên độ dao động của âm thanh sẽ tăng lên khi
A. Vật dao động với tần số cao hơn
B. Vật dao động với tần số thấp hơn
C. Vật dao động với tốc độ cao hơn
D. Vật dao động với tốc độ thấp hơn
Câu 5: Vật phát ra âm thanh lớn khi nào?
A. Khi vật dao động với tần số cao hơn
B. Khi vật dao động với biên độ lớn hơn
C. Khi tần số dao động cao hơn
D. Tất cả các trường hợp trên đều đúng
Câu 6: Biên độ dao động là gì?
A. Số dao động thực hiện trong một giây
B. Độ lệch cực đại của vật so với vị trí cân bằng trong một giây
C. Khoảng cách xa nhất giữa hai điểm mà vật dao động đạt được
D. Độ lệch cực đại so với vị trí cân bằng khi vật dao động
Câu 7: Độ lớn của âm thanh phụ thuộc vào yếu tố nào?
A. Tốc độ dao động của vật
B. Biên độ dao động của vật
C. tốc độ dao động
D. thời gian giao động
Câu 8: Lựa chọn câu đúng: 'Tại sao âm thanh trong phòng kín thường nghe rõ hơn so với phòng mở?'
A. Trong phòng kín, âm thanh không thoát ra ngoài, vì vậy chúng ta nghe rõ hơn.
B. Trong phòng mở, sự đối lưu không khí làm âm thanh bị phân tán và giảm cường độ, dẫn đến việc âm thanh không rõ như trong phòng kín.
C. Phòng kín thường yên tĩnh hơn, nên âm thanh được nghe rõ hơn.
D. Tất cả các câu trên đều chính xác.
Câu 9: Chọn câu trả lời đúng: 'Tại sao âm thanh của còi tàu ở sân ga nghe nhỏ hơn khi tàu rời khỏi ga, nhưng lại to dần khi tàu đến gần?'
A. Đây là cách để phân biệt giữa tàu đến và tàu đi.
B. Khi tàu đến, khoảng cách giữa tàu và ga giảm dần, làm cho âm thanh trở nên rõ hơn. Ngược lại, khi tàu rời đi, khoảng cách tăng lên, âm thanh trở nên nhỏ hơn.
C. Cả hai câu trên đều không chính xác
D. Cả hai câu trên đều đúng
Câu 10: Ngưỡng âm thanh gây đau tai cho con người là khoảng bao nhiêu?
A. 130 dB
B. 120 dB
C. 140 dB
D. 150 dB
Trên đây là bài viết của Mytour về biên độ dao động âm thanh và yếu tố ảnh hưởng đến độ lớn của âm. Hy vọng bài viết sẽ hữu ích cho quý độc giả. Xin cảm ơn!
