BÀI 10. THỰC HÀNH ĐO TẦN SỐ CỦA SÓNG ÂM VÀ TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM
Ảnh
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 10. THỰC HÀNH ĐO TẦN SỐ CỦA SÓNG ÂM VÀ TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu: Trong đời sống hằng ngày, chúng ta có thể nghe âm thanh từ mọi nơi. Ta đã biết âm thanh chính là sóng âm được lan truyền trong môi trường vật chất. Âm thanh có thể có tần số xác định khi được phát ra từ một số nhạc cụ như đàn guitar, đàn piano, sáo,... hoặc có tần số không xác định khi được phát ra từ động cơ xe, máy khoan,... Thời gian âm thanh truyền từ nguồn phát đến tai ta phụ thuộc vào tốc độ truyền sóng âm. Vậy làm thế nào để đo được tần số của sóng âm và tốc độ truyền âm?
Đáp án
Lời giải
Để đo được tần số của sóng âm và tốc độ truyền âm ta cần có các dụng cụ đo chuyên dụng. Ví dụ như tần số của âm thoa, hay các loại nhạc cụ thì cần có các bộ dụng cụ trong phòng thí nghiệm, dao động kí điện tử. Các loại âm thanh có tần số không xác định được phát ra từ các động cơ, máy khoan thì cần có các dụng cụ đo chuyên dụng hơn và cần sử dụng các công thức về năng lượng âm, mức cường độ âm để xác định.
Thí nghiệm đo tần số sóng âm
Câu hỏi 1
Câu hỏi 1: Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm, hãy thiết kế và thực hiện phương án để đo tần số của sóng âm.
Lời giải
Ảnh
Mục đích: Đo được tần số của sóng âm. Dụng cụ: – Nguồn âm (1): + Loa điện động (Hình 10.1a) được kết nối với máy phát tần số. + Âm thoa, búa và âm thoa gắn trên hộp cộng hưởng (Hình 10.1b). – Micro (2) để chuyển dao động âm thành dao động điện. – Dao động kí điện tử (3).
Tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2. Bước 2: Sử dụng nguồn âm là loa điện động, đặt loa gắn micro (chú ý đảm bảo không có nguồn âm khác ở gần). Bước 3: Bật micro và dao động kí ở chế độ làm việc. Bước 4: Bật máy phát tần số. Bước 5: Điều chỉnh dao động kí để ghi nhận được tín hiệu. Lặp lại bước 2 đến bước 5 khi sử dụng nguồn âm là âm thoa. Lưu ý: Ứng với mỗi loại nguồn âm, thực hiện thí nghiệm ít nhất 3 lần. Báo cáo kết quả thí nghiệm: - Dựa vào đồ thị dao động trên màn hình dao động kí, ghi kết quả đo vào bảng số liệu như Bảng 10.1. - Từ số liệu đo được, xác định tần số sóng âm.
Ảnh
- Kết quả đo tần số sóng âm phát ra từ + Âm thoa: f = ¯f ± Δf =..... + Loa điện động: f = ¯f ± Δf =.....
Luyện tập
Luyện tập: Hiện nay, ứng dụng SmartScope Oscilloscope trên điện thoại thông minh có thể được sử dụng để ghi nhận đồ thị dao động âm. Sử dụng ứng dụng này, kết hợp với ứng dụng quay màn hình điện thoại, hãy tiến hành lại thí nghiệm đo tần số của sóng âm và so sánh kết quả đo được với kết quả trong phương án thí nghiệm (sử dụng dao động kí điện tử). Phân tích ưu, nhược điểm của hai phương án này.
Lời giải luyện tập
Lời giải
- Học sinh tải phần mềm trên và tự tiến hành thí nghiệm. - Phân tích ưu, nhược điểm của hai phương án này.
Ảnh
Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm
Câu 2
Câu 2: Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm, hãy thiết kế và thực hiện phương án để đo tốc độ truyền âm trong không khí.
Lời giải:
Mục đích: Đo được tốc độ truyền âm trong không khí. Dụng cụ: – Ống cộng hưởng (1) trong suốt bằng nhựa, dài 70 cm, đường kính 40 mm, có gắn thước thẳng. – Pit-tông bằng kim loại bọc nhựa (2), đường kính 38 mm, có vạch chuẩn xác định vị trí. – Dây treo pit-tông (3) dài 1,5 m, một đầu có móc treo, vắt qua ròng rọc có đường kính 40 mm. – Hệ thống giá đỡ gồm trụ thép đặc (4), dài 75 cm, đường kính 10 mm và đế ba chân bằng thép.
– Loa điện động (4 Ω – 3 W) (5), lắp trong hộp bảo vệ có cán bằng trụ thép và lỗ cắm điện. – Máy phát tần số (0,1 Hz – 1 kHz) (6), tín hiệu hình sin, điện áp ra cực đại 14 V. – Bộ hai dây nối mạch điện (7), dài 50 cm, hai đầu có phích cắm. Tiến hành thí nghiệm: Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.3. Đặt loa điện động gần sát đầu hở của ống cộng hưởng. Bước 2: Dùng hai dây dẫn điện cấp điện cho loa từ máy phát tần số. Bước 3: Điều chỉnh thang đo trên máy phát sang vị trí 100 Hz – 1 kHz. Điều chỉnh tần số sóng âm cho phù hợp. Bước 4: Điều chỉnh biên độ để nghe được âm phát ra từ loa vừa đủ to.
Bước 5: Kéo dần pit-tông lên và lắng nghe âm phát ra. Xác định vị trí thứ nhất của pit-tông khi âm nghe được to nhất và xác định chiều dài cột khí l1 tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2. Bước 6: Tiếp tục kéo pit-tông lên và xác định vị trí thứ hai của pit-tông khi âm nghe được lại to nhất và xác định chiều dài cột khí l2 tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2. Bước 7: Cho pit-tông về lại sát miệng ống, lặp lại các bước 5 và 6 thêm 4 lần nữa. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.
Ảnh
Báo cáo kết quả thí nghiệm: Do chiều dài cột khí l1;l2 khi có âm to nhất lần thứ nhất và lần thứ hai. Ghi vào bảng số liệu như Bảng 10.2 Xử lí số liệu để tính toán tốc độ truyền sóng âm trong không khí kèm theo sai số của phép đo.
Ảnh
Xử lí số liệu để ghi nhận tốc độ truyền âm: – Tính giá trị trung bình: ¯λ = 2(¯l2 − ¯l1) và suy ra: ¯v=¯λ¯f. – Tính sai số: Δλ=2(Δl2−Δl1). – Tính sai số Δv từ hệ thức: latex((Δv)/v) = latex((Δλ)/λ)+latex(Δf/f) và trình bày kết quả v=¯v±Δv
Hình vẽ
Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò
Ghi nhớ kiến thức trọng tâm Ôn tập chương 2
Cảm ơn
Ảnh