Giải bài tập Vật lý 12 Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm

  • Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm trang 1
  • Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm trang 2
  • Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm trang 3
  • Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm trang 4
§10. DẠC TRUHG Vật ú của âm
A. KIẾN THỨC cơ BẢN
Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí.
Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm. Tần sô' của âm phát ra bằng với tần sô' của nguồn âm.
Âm nghe đưực lẩ âm có tần sô' từ 16Hz đến 20000Hz.
Hạ âm là âm có tần sô' nhỏ hơn 16Hz.
Siêu âm là âm có tần số lớn hơn 20000Hz.
Môi trường truyền âm và tô'c độ âm
Âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng, khí nhưng không truyền được trong chân không.
Tốc độ âm phụ thuộc vào phụ thuộc vào tính đàn hồi, mật độ phân tử và nhiệt độ của môi trường truyền âm.
Về phương diện vật lí, âm được đặc trưng bởi tần sô' âm, cường độ âm (hay mức cường độ âm) và đồ thị dao động của âm.
Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.
Đơn vị: oát trên mét vuông (W/m2)
Mức cường độ âm là logarit thập phân của tỉ sô' cường độ âm bâ't kì I với cường độ âm chuẩn Io.
L(B) = lg-?- hay L(dB) = 101g-^
*0 *0
Io = 10_12W / m2, cường độ âm chuẩn ■ I: cường độ âm / m2 j
L: mức cường độ âm (B)
1B =lOdB
B. CÂU HỎI TRONG BÀI HỌC
Ẽ0
53
S3
Hãy chi ra bộ phận dao dộng phát ra âm trong các dụng cụ này.
Thật ra, lúc trong chuông là chân không hoàn toàn, ta vẫn còn nghe thấy tiếng chuông reo rất nhỏ. Giải thích thế nào và chứng minh cách giải thích đá thế nào ?
Hãy nêu một vài dẫn chứng chứng tỏ rằng âm truyền với một tốc độ hữu hạn.
Hướng dẫn trả lời
Bộ phận dao động phát ra âm trong các dụng cụ Đàn dây thì sợi dây đàn dao động phát ra âm.
Ong sáo thì cột không khí dao động phát ra âm.
Âm thoa thì hai nhánh âm thoa dao động phát ra âm.
Trong chuông là chân không hoàn toàn, ta vẫn nghe thấy tiếng chuông reo râ't nhỏ là do âm còn truyền qua giá gắn chuông, bàn đặt chuông và hộp thủy tinh rồi truyền qua không khí đến tai ta.
Nếu ta đặt chuông lên tâ'm nhựa xô'p, mềm cách âm đô'i với bàn thì âm nghe sẽ giảm. Nếu tấm nhựa xô'p cách âm tô't thì tai ta sẽ không còn nghe nữa.
S5 Khi trời mưa giông, ta thấy tia chớp chói sáng sau khoảng thời gian khá lâu mới nghe tiếng tiếng sấm.
Người đánh kẻng ở xa, từ 150m đến 200m, ta thây dùi đánh vào kẻng sau một khoảng thời gian khá lâu mới nghe tiếng kẻng.
c. CÂU HỎI SAU BÀI HỌC
Hạ ăm và siêu âm có cùng bản chất không?
Sóng âm là gi?
Nhạc âm là gi?
Trong ba môi trường rắn, lỏng và khí, âm truyền nhanh nhắt trong môi trường nào, chậm nhất trong môi trường nào?
Cường độ ăm dược do bằng gì?
Hướng dẫn trả lời
Hạ âm và siêu âm có cùng bản châ't là sóng cơ học, chỉ khác nhau về tần số.
Sóng âm là sóng cơ học lan truyền trong môi trường rắn, lỏng, khí.
Nhạc âm là âm có tần sô' xác định.
Trong ba môi trường: Rắn, lỏng, khí thì âm truyền trong chất rắn là nhanh nhất và chậm nhất là âm truyền trong không khí.
Cường độ âm được đo bằng oát trên mét vuông, kí hiệu là w/m2.
D. BÀI TẬP
Chọn câu dũng.
Siêu âm là âm
có tần số lớn
có cường độ rất lớn.
c. có tần số trên 20 000 Hz.
D. truyền trong mọi môi trường nhanh hon âm.
Chọn câu đúng.
Cường độ âm dược đo bằng
A. oát trên mét vuông.	B. oát.
c. niuton trên mét vuông.	D. niutơn trên mét.
Một lá thép dao động với chu kìT = 80ms. Âm do nó phát ra có nghe được không?
Một siêu âm có tần số 1 MHz. Sử dụng Bảng 10.1, hãy tính bước sóng của siêu âm này trong không khí ở 0°C và trong nước ở 15°c.
Đế đo tốc độ âm trong gang, nhà vật lí Pháp Bi-Ô đã dùng một ống bằng gang dài 951,25m. Một người dập một nhát búa vào một đầu Ống gang, một người ở đầu kia nghe thấy hai tiếng gõ, một truyền qua gang và một truyền qua không khí trong ống gang; hai tiếng ấy cách nhau 2,5s. Biết tốc dộ âm trong không khi là 340 m!s, hãy tính tốc độ ăm trong gang.
Hướng dẫn giải
Chọn đáp án c. Sóng siêu âm là sóng có tần sô' lớn hơn 20000 Hz.
Chọn đáp án A. Cường độ âm được đo bằng oát trên mét vuông.
Ta có:	f = “7 =	-—7 = 12,5Hz => f = 12,5Hz < 16Hz.
T 80.10-3
Đây là sóng hạ âm nên tai ta không nghe được.
Theo bảng 10.1, vận tốc âm trong không khí ở o°c là V = 331 m/s, trong nước ở 15°c v' = 1500(m/s)
Bước sóng của siêu âm trong không khí ở o°c
À = ^ = ^ị = 0,331(mm) f 106
Bước sóng của siêu âm trong nước ở 15°c ,, _v'	1500	
ỉ 106
Vận tô'c âm truyền trong gang nhanh hơn vận tốc truyền trong khí Gọi t là thời gian truyền âm trong không khí.
Thời gian truyền trong gang là (t - 2,5)
Ta có: Thời gian truyền trong không khí:
kk
t= J_=95^25=>t= 726 = 2;7(s) 340	272
Tóc độ âm trong gang :
■ 1 g = o9f-1’o5e; =>v = 3170,l(m/s) t-2,5	2,8-2,5