Tóm tắt công thức sóng âm đầy đủ và bài tập có đáp án

Công thức sóng âm tuy ít nhưng bài tập áp dụng những công thức sóng âm này lại vô cùng khó nhằn, không dễ nhai. Để làm được những bài tập về sóng âm ta sẽ cùng ôn lại những kiến thức về sóng âm và học thêm những công thức sóng âm nâng cao, ngoài những công thức đã có trong sách.

I. Nhắc lại về sóng âm

1. Sóng âm là gì?

Sóng âm là sự lan truyền dao động âm trong các môi trường vật chất và sóng âm là một trường hợp riêng của sóng cơ.

Sóng âm trong môi trường lỏng và khí thì là sóng dọc. Còn trong môi trường rắn, sóng âm vừa là sóng dọc, vừa là sóng ngang

2. Phân loại sóng âm

Sóng âm gồm ba loại (phân loại theo tần số)

+) Âm nghe được: Là sóng âm có tần số thỏa mãn nằm trong đoạn từ 16Hz đến 20000Hz

+) Siêu âm: Là sóng âm thỏa mãn f>20000Hz

+) Hạ âm: Là sóng âm thỏa mãn f<16Hz

Siêu âm và hạ âm là hai sóng âm mà tai người không nghe được. Nhưng có một số loài có thể nghe được siêu âm như dơi, cá heo,… còn hạ âm có thể nghe được bởi voi,…

3. Nguồn âm

Tất cả các vật phát ra dao động âm được gọi là nguồn âm

Tần số âm phát ra phải bằng tần số của nguồn âm

4. Môi trường truyền âm

Sóng cơ truyền được trong môi trường nào thì sóng âm cũng truyền được trong môi trường đó.

Vậy sóng âm truyền được trong ba môi trường: Rắn, lỏng, khí

Sóng âm không truyền được trong chân không (do trong chân không không có các phần tử vật chất

Tốc độ truyền âm trong ba môi trường: v rắn > v lỏng > v khí (Môi trường có mật độ phần tử vật chất càng lớn thì vận tốc truyền âm càng lớn)

Tốc độ truyền âm phụ thuộc vào bản chất của môi trường truyền âm.

Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác thì tần số của sóng âm không thay đổi

Vật liệu cách âm: Bông, len, xốp…

II. Các công thức về sóng âm cơ bản cần ghi nhớ

Công thức về cường độ âm:

Công thức mức cường độ âm:

Hoặc:

Công thức mở rộng:

Tần số sóng âm do dây đàn phát ra (hai đầu cố định): f=(kv)/(2l). Nếu k=1 thì âm phát ra là âm cơ bản; nếu k>1 thì âm phát ra là họa âm

Tần số sóng âm do ống sáo phát ra (một đầu cố định, một đầu tự do): f=(2k+1)*v/(4l). Nếu k=0 thì âm phát ra là âm cơ bản; nếu k>0 thì âm phát ra là họa âm.

Công thức tìm tần số âm cơ bản khi biết tần số của hai họa âm liên tiếp: f=(n+1)f-nf

II. Bài tập

1. Một chiếc sáo phát ra âm có tần số âm cơ bản là 420 Hz. Một người có thể nghe được âm có tần số cao nhất là 20000 Hz. Tần số âm cao nhất mà người này có thể nghe được do chiếc sáo phát ra là bao nhiêu?

Giải: Ta có: fn=n*fcơ bản=420n (nN)

Mà

Vậy tần số âm lớn nhất chiếc sáo phát ra mà người này có thể nghe được: 47. 420=19740

2. Một nguồn âm phát âm đẳng hướng trong không gian. Cho rằng không có sự hấp thụ và phản xạ âm thanh. Tại một điểm cách nguồn âm 10m thì mức cường độ âm là 80dB. Tại điểm cách nguồn âm 1m thì mức cường độ âm bằng bao nhiêu?

Giải: Ta có:

3. Hai họa âm liên tiếp do một dây đàn phát ra có tần số hơn kém nhau 50 Hz, họa âm thứ năm và họa âm thứ sáu có tần số bằng bao nhiêu?

Giải: Hai họa âm liên tiếp hơn kém nhau 50 Hz nên ta có:

Vậy họa âm thứ năm có tần số là:

f5=5*f1=5.50=250 Hz

Vậy họa âm thứ sáu có tần số là:

f6=5.60=300 Hz

4. 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

Giải:

Ta có:

5. Một ống thủy tinh hình trụ đặt thẳng đứng, đầu trên hở trong không khí. Ống đang chứa nước với mực nước ổn định. Biết rằng khi đưa một âm thoa lại gần miệng ống và kích thích âm thoa dao động với tần f=1100 Hz thì ống không phát ra âm thanh. Giữ nguyên âm thoa tiếp tục dao động rồi dâng mực nước lên cao dần thì thấy âm thanh ống phát ra to dần đến cực đại, rồi từu từ nhỏ dần đến tắt hẳn, khi đó mực nước dâng lên 15 cm so với lục trước. Tìm tốc độ truyền âm trong không khí?

Giải:

Mực nước dâng lên ứng với λ/2=15 cm => λ=30cm

Vận tốc truyền âm trong không khí là : v=λ*f=0,3*1100=330 m/s

Xem thêm:

Công thức cường độ âm và bài tập minh họa