Lý thuyết độ cao của âm và bài tập vận dụng dễ hiểu – Vật lý 7

Vật lýLý thuyết độ cao của âm và bài tập vận dụng dễ...

Ngày đăng:

5
(1)

Lý thuyết về độ cao của âm trong chương trình vật lý 7 là một trong những chương vô cùng quan trọng. Vậy chính xác thì độ cao của âm là gì và làm sao để có thể nắm bắt được kiến thức này một cách dễ hiểu nhất? Hãy cùng DINHNGHIA tìm hiểu chi tiết qua bài viết dưới đây nhé!

Độ cao của âm là gì?

Độ cao của âm là đặc trưng sinh lý của âm, được quyết định bởi tần số (một đặc trưng vật lý của âm).

Hiểu một cách đơn giản nhất, độ cao của âm là dao động cao thấp lên xuống, độ trầm bổng của âm thanh. Sự dao động này là số dao động trong một giây của vật phát ra âm thanh, còn gọi là tần số.

  • Ví dụ: Khi tác động càng nhanh và càng mạnh vào dây đàn guitar, số dao động trong một giây của đàn sẽ lớn => tần số lớn => âm tạo ra càng cao.
Độ cao của âm là dao động cao thấp lên xuống, độ trầm bổng của âm thanh
Độ cao của âm là dao động cao thấp lên xuống, độ trầm bổng của âm thanh

Độ cao của âm phụ thuộc vào yếu tố nào?

Khái niệm tần số âm

Tần số âm là một đại lượng chủ yếu quyết định đến cao độ. Đơn vị chuẩn của nó là Hertz (ký hiệu: Hz). Nó là rung động tuần hoàn có tần số âm thanh nghe được với người thường.

Vì thế, khi nhắc đến tần số âm thì nó sẽ nằm vào khoảng 16Hz đến 20kHz – mức tần số mà con người có thể nghe thấy được.

Tần số âm là một đại lượng chủ yếu quyết định đến cao độ
Tần số âm là một đại lượng chủ yếu quyết định đến cao độ

Độ cao của âm phụ thuộc vào tần số

Âm trầm bổng, cao thấp khác nhau sẽ bị ảnh hưởng bởi độ dao động của vật phát ra âm thanh. Vì thế có thể nói độ cao của âm sẽ phụ thuộc vào tần số. Cụ thể, khi:

  • Vật dao động nhanh => Tần số dao động lớn: Âm được phát ra càng bổng (cao hơn)
  • Vật dao động chậm => Tần số dao động nhỏ: Âm phát ra càng trầm (thấp hơn)

Trong đó, cần hiểu vật thực hiện một dao động được tính từ lúc bắt đầu dao động cho đến khi nó lặp lại vị trí như cũ.

Âm trầm bổng, cao thấp khác nhau sẽ bị ảnh hưởng bởi độ dao động của vật phát ra âm thanh
Âm trầm bổng, cao thấp khác nhau sẽ bị ảnh hưởng bởi độ dao động của vật phát ra âm thanh

Công thức tính tần số dao động

Ta có công thức tính tần số dao động như sau:

f = n/t

Trong đó:

  • f là tần số dao động, được tính bằng đơn vị Hz
  • n là số dao động được thực hiện
  • t là thời gian vật thực hiện được n dao động, tính theo giây (ký hiệu: s)

Âm cao (âm bổng) và âm thấp (âm trầm)

Dựa trên sự phụ thuộc của cao độ âm vào tần số thì ta có:

  • Âm cao (âm bổng): Khi vật thực hiện dao động càng nhanh, tần số dao động càng lớn thì âm phát ra sẽ càng cao (càng bổng).
  • Âm thấp (âm trầm): Khi vật thực hiện dao động càng chậm, tần số dao động càng nhỏ thì âm phát ra sẽ càng thấp (càng trầm).
Âm trầm hay bổng phụ thuộc vào tần số dao động âm thanh
Âm trầm hay bổng phụ thuộc vào tần số dao động âm thanh

Siêu âm và hạ âm là gì?

Âm thanh mà người thường nghe được sẽ nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20.000Hz (đôi khi là 20 – 20.000Hz, tùy từng độ tuổi, đối tượng).

Các âm có tần số không nằm trong ngưỡng này được gọi là siêu âm và hạ âm. Cả siêu âm và hạ âm đều là loại âm thanh có tần số cao hơn hoặc thấp hơn tần số mà con người có thể nghe và thường có thể gây hại cho tai. Trong đó:

  • Siêu âm: là loại âm có tần số >20000Hz.
  • Hạ âm: là loại âm có tần số <16Hz.

Siêu âm thường được biết đến là tần số mà cá voi và cá heo giao tiếp với nhau. Còn hạ âm thường được ứng dụng trong y tế, dự báo động đất hoặc khảo sát các tầng địa chất. Một số động vật khác cũng có thể nghe được hạ âm và siêu âm, ví dụ như dơi, chó,…

Siêu âm và hạ âm
Siêu âm và hạ âm

Yếu tố phân biệt các âm khác nhau

Độ cao của âm

Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm, gắn liền với tần số âm và phụ thuộc vào tần số. Tức là, tùy vào dao động của vật phát ra âm thanh mà âm tạo ra có cao độ trầm – bổng khác nhau. Cụ thể:

  • Tần số càng lớn, âm nghe càng cao.
  • Tần số càng nhỏ, âm nghe càng thấp.
Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lý có mối quan hệ với tần số âm
Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lý có mối quan hệ với tần số âm

Độ to của âm

Độ to cũng là đặc trưng sinh lí của âm. Độ to của âm gắn liền với mức cường độ âm, tuy nhiên không được đo bằng mức cường độ âm mà phụ thuộc vào cả 3 yếu tố là tần số âm, cường độ âm và mức cường độ âm. Cường độ âm càng lớn thì âm nghe càng lớn.

Theo đó, ta sẽ có các mức độ theo độ to của âm như sau:

  • Ngưỡng nghe: Âm có cường độ âm nhỏ nhất mà tai ta có cảm giác nghe được rõ ràng và thoải mái.
  • Ngưỡng đau: Âm có cường độ âm lên tới 10W/m2, khiến tai có cảm giác nhói (đối với mọi tần số).
Độ to của âm gắn liền với mức cường độ âm
Độ to của âm gắn liền với mức cường độ âm

Âm sắc

Âm sắc cũng là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp chúng ta phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra. Đồ thị dao động âm có mối liên quan mật thiết đối với âm sắc.

Ví dụ: Âm thanh có cùng độ cao nhưng âm phát từ nhạc cụ khác nhau thì tai ta vẫn phân biệt được (chẳng hạn tiếng piano so với tiếng đàn violin). Lúc này đồ thị dao động của chúng hoàn toàn khác nhau.

Âm sắc cũng là một đặc trưng sinh lí của âm giúp ta có thể phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra
Âm sắc cũng là một đặc trưng sinh lí của âm giúp ta có thể phân biệt âm do các nguồn khác nhau phát ra

Bài tập vận dụng độ cao của âm

Câu hỏi trắc nghiệm

Câu 1: Tần số dao động càng lớn thì?

  • A. Âm nghe càng vang xa
  • C. Âm nghe càng rõ
  • B. Âm phát ra càng nhỏ
  • D. Âm phát ra càng cao

Đáp án: D

Câu 2: Ta sẽ thấy muỗi thường phát ra âm “vo ve” còn ong thì phát ra tiếng “vù vù” trầm hơn khi bay, có thể giải thích trường hợp này như thế nào?

  • A. Cánh của con muỗi dài hơn so với cánh con ong.
  • B. Muỗi có bộ phận phát âm tốt hơn ong.
  • C. Tần số dao động của cánh con muỗi lớn hơn so với con ong.
  • D. Số lần đập cánh của muỗi ít hơn so với ong.

Đáp án: C. Vì cánh của loài khác nhau tạo tần số dao động khác nhau. Cánh muỗi có tần số dao động lớn hơn nên tạo âm bổng hơn.

Câu 3: Phát biểu nào sau đây là đúng?

  • A. Tần số là số dao động thực hiện được trong 1 giây.
  • B. Đơn vị tần số là giây (s).
  • C. Tần số là số dao động vật thực hiện được trong một khoảng thời gian nào đó.
  • D. Tần số là đại lượng không có đơn vị.

Đáp án: A

Câu 4: Dao động nào sau đây có tần số lớn nhất?

  • A. Vật trong 5 giây có 500 dao động và phát ra âm thanh.
  • B. Vật dao động phát ra âm thanh có tần số 200Hz.
  • C. Trong 1 giây vật dao động được 70 dao động.
  • D. Trong một phút vật dao động được 1000 dao động.

Đáp án: B. Vì tần số là dao động trong một giây của vật phát ra âm thanh.

Câu 5: Âm phát ra càng thấp khi:

  • A. Biên độ dao động càng nhỏ.
  • B. Tần số dao động càng nhỏ.
  • C. Vận tốc truyền âm càng nhỏ.
  • D. Quãng đường truyền âm càng nhỏ.

Đáp án: B

Bài tập trắc nghiệm vận dụng độ cao của âm
Bài tập trắc nghiệm vận dụng độ cao của âm

Câu 6: Chọn câu sai trong các câu sau đây:

  • A. Căn cứ vào tần số ta chưa thể so sánh dược độ cao của âm.
  • B. Đơn vị của tần số là héc
  • C. Các âm có độ cao khác nhau có tần số khác nhau
  • D. Tai người có thể nghe được âm có tần số trong một khoảng nhất định

Đáp án: A. Vì theo khái niệm, độ cao của âm phụ thuộc vào tần số => Căn cứ vào tần số ta có thể so sánh được độ cao của âm.

Câu 7: Âm phát ra càng cao khi:

  • A. Độ to của âm càng lớn.
  • B. Vận tốc truyền âm càng lớn
  • C. Thời gian để thực hiện một dao động càng lớn
  • D. Tần số dao động càng lớn.

Đáp án: D

Câu 8: Chọn câu đúng

  • A. Tai người nghe được mọi âm thanh.
  • B. Tai người nghe được các âm thành có tần số lớn hơn 20000 Hz
  • C. Tai người nghe được các âm thanh có tần số nhỏ hơn 20 Hz
  • D. Tai người nghe được các âm thanh có tần số từ khoảng 20 Hz đến 20.000 Hz.

Đáp án: D

Câu 9: Một vật dao động với tần số 50Hz, vậy số dao động của vật trong 5 giây sẽ là:

  • A.  55
  • B. 45
  • C. 250
  • D. 10

Đáp án: C. Vì tần số 50Hz tức là 1 giây vật dao động được 50 lần => 5s = 50×5 = 250 (dao động).

Câu 10: Một dây đàn thực hiện 20 dao động trong 10 giây. Tần số dao động của dây đàn này là:

  • A. 2Hz
  • B. 0,5s
  • C. 2s
  • D.  0,5Hz

Đáp án: A. Ta có tần số f = n/s = 20 : 10 = 2 (Hz)

Bài tập trắc nghiệm vận dụng độ cao của âm
Bài tập trắc nghiệm vận dụng độ cao của âm

Câu 11: Âm trầm hay âm bổng mà đàn phát ra phụ thuộc vào yếu tố nào sau đây?

  • A. Vật liệu làm dây đàn
  • B. Hình dạng của nhạc cụ
  • C. Tần số của âm phát ra
  • D. Kích thước của nhạc cụ

Đáp án: C

Câu 12: Phát biểu nào sau đây là đúng:

  • A. Dao động càng nhanh thì tần số càng lớn
  • B. Âm thanh có thể phát ra từ các vật không dao động
  • C. Chỉ các vật dao động từ tần số 20Hz đến 20.000Hz mới phát ra âm thanh
  • D. Tần số của nốt C và M là giống nhau

Đáp án: A

Câu 13: Khi điều chỉnh dây đàn thì tần số phát ra sẽ thay đổi. Dây đàn càng căng thì âm phát ra càng:

  • A. Bé
  • B. Bổng
  • C. To
  • D. Thấp

Đáp án: B

Câu 14: Tại sao mặt trống rung động phát ra âm khi gõ vào nhưng khi cho con lắc dao động thì không nghe thấy âm thanh?

  • A. Con lắc là nguồn phát ra âm thanh nhưng tần số nhỏ (hạ âm) nên tai người không nghe được.
  • B. Vì dây của con lắc ngắn nên con lắc không có khả năng phát ra âm thanh.
  • C. Con lắc chuyển động nên không phát ra âm thanh.
  • D. Con lắc không phải là nguồn âm.

Đáp án: A

Câu 15: Vật A dao động tần số 50 Hz, vật B dao động tần số 70 Hz. Hỏi vật nào phát ra âm cao hơn?

  • A. Vật A
  • B. Vật B
  • C. Bằng nhau
  • D. Không vật vào phát ra âm thanh

Đáp án: B. Tần số càng lớn thì âm càng cao.

Bài tập trắc nghiệm vận dụng độ cao của âm
Bài tập trắc nghiệm vận dụng độ cao của âm

Câu hỏi tự luận

Câu 1: Trong hai côn trùng là muỗi và ong đất, con nào vỗ cánh nhiều hơn? Được biết muỗi khi bay thường phát ra âm cao hơn con ong.

Trả lời: Ta có: Con muỗi phát ra âm cao hơn con ong => Tần số vỗ cánh của con muỗi nhiều hơn con ong. Vậy con muỗi sẽ vỗ cánh nhiều hơn con ong.

Câu 2: Tại sao người ta lấy tay búng vào bên cạnh lốp xe để kiểm tra nhanh lốp xe máy hay ô tô đã căng hay chưa?

Trả lời: Khi ta gõ vào lốp xe => lốp xe dao động phát ra âm mà khi lốp xe căng thì âm sẽ bổng hơn vì phát ra tần số dao động cao hơn. Ngược lại thì lốp xe non phát âm trầm hơn.

Câu 3: Trong xướng âm có 7 nốt nhạc: Đồ, rê, mi, pha, sol, la, si. Hãy so sánh tần số dao động của chúng. Nốt nhạc nào cao nhất, nốt nhạc nào thấp nhất?

Trả lời: Trong 7 nốt nhạc, tần số tăng dần theo thứ tự: Đồ, rê, mi, pha, sol, la, si. Nốt đồ là nốt thấp nhất, nốt si là cao nhất. Do đó, tần số dao động của nốt đồ là thấp nhất, tần số của nốt si cao nhất.

Câu 4: Cùng một dây đàn, khi bấm phím ở các vị trí khác nhau, âm phát ra trầm bổng khác nhau. Vì sao?

Trả lời: Tần số âm thanh do dây đàn phát ra tỉ lệ nghịch với chiều dài dây đàn (tính từ đầu cố định của dây đến vị trí bấm phím). Lý do là khi khoảng cách (quãng đường) càng ngắn, số dao động càng lớn. Vì vậy khi bấm phím ở các vị trí khác nhau, âm phát ra có tần số khác nhau, tức là độ trầm bổng khác nhau.

Bài tập tự luận vận dụng độ cao của âm
Bài tập tự luận vận dụng độ cao của âm

Xem thêm:

Hy vọng rằng qua bài viết trên đây, bạn đã hiểu rõ hơn về độ cao của âm và mối quan hệ giữa độ cao của âm với tần số. Nếu có đóng góp gì cho bài viết hay còn bất cứ câu hỏi nào liên quan đến độ cao của âm thì hãy để lại bình luận bên dưới để cùng trao đổi thêm nhé!

Bạn thấy bài viết này hữu ích chứ?

Hãy chọn vào ngôi sao để đánh giá bài viết

Đánh giá trung bình 5 / 5. Lượt đánh giá 1

Hãy là người đầu tiên đánh giá bài viết

Hãy để lại bình luận

Xem nhiều

Bài tin liên quan

Cách làm mứt dừa non thơm bùi, mềm dẻo với công thức chuẩn nhất đón Tết

Mứt dừa là loại mứt không thể thiếu trên...

Light novel là gì? Sự khác biệt giữa light novel và manga/anime

Light novel là một khái niệm quen thuộc với...

Cách quy đổi kg/m3 sang g/cm3, g/m3, mg/m3, oz/gal chi tiết

Kg/m3 cung cấp thông tin về khối lượng riêng...