Âm thanh đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống của chúng ta. Tai là một trong những cơ quan cảm giác của chúng ta cho chúng ta khả năng nghe thấy thế giới xung quanh. Âm thanh rất quan trọng để chia sẻ thông tin, sáng tạo nghệ thuật, tương tác với mọi người, điều chỉnh lịch làm việc và vô số khía cạnh khác của cuộc sống.
Hãy để chúng tôi hiểu:
Lấy một sợi dây chun và quấn quanh cạnh dài hơn của hộp bút chì. Chèn hai cây bút chì giữa hộp và cao su kéo dài. Bây giờ hãy nhổ dây cao su ở đâu đó ở giữa. Bạn quan sát thấy gì?
Khi một dây đàn căng chặt được gảy, nó sẽ rung động và tạo ra âm thanh . Khi nó ngừng dao động, nó không phát ra âm thanh. Chuyển động tới và lui của một vật được gọi là rung động.
Ở người, âm thanh được tạo ra bởi hộp thoại hoặc thanh quản . Đặt ngón tay của bạn lên cổ họng và tìm thấy một cục cứng dường như di chuyển khi bạn nuốt. Phần này của cơ thể được gọi là hộp thoại. Hai dây thanh âm được kéo dài qua thanh quản theo cách mà nó để lại một khe hẹp giữa chúng để không khí đi qua. Khi phổi đẩy không khí qua khe, dây thanh âm rung động, tạo ra âm thanh. Các cơ bám vào dây thanh âm có thể làm cho dây thanh bị căng hoặc lỏng.
Tại sao giọng nói của đàn ông, phụ nữ và trẻ em lại khác nhau?
Đó là bởi vì dây thanh âm ở nam giới dài khoảng 20 mm. Ở phụ nữ, chúng ngắn hơn khoảng 5 mm. Trẻ em có dây thanh âm rất ngắn.
Chúng ta nghe âm thanh qua tai. Hình dạng của phần bên ngoài của tai giống như một cái phễu. Khi âm thanh đi vào tai của chúng ta, nó sẽ đi xuống một kênh mà ở cuối kênh là một màng mỏng kéo căng gọi là màng nhĩ. Rung động âm thanh làm cho màng nhĩ rung động. Màng nhĩ gửi các rung động đến tai trong, tai trong sẽ gửi tín hiệu đến não và đó là cách chúng ta nghe.
Âm thanh cần một phương tiện để lan truyền. Nó không thể đi du lịch trong chân không. Đây là lý do tại sao hai phi hành gia không thể nghe thấy nhau trong không gian hoặc mặt trăng nơi không có bầu khí quyển. Âm thanh có thể truyền trong chất rắn, chất lỏng và chất khí. Tốc độ của nó lớn hơn trong chất rắn, ít hơn trong chất lỏng và vẫn ít hơn trong chất khí. Ví dụ, tốc độ âm thanh trong sắt là gần 5000 m/s, trong nước là gần 1500 m/s và trong không khí là gần 330 m/s. Điều này ngụ ý gì? Nó ngụ ý rằng các hạt nằm càng gần thì âm thanh truyền đi càng nhanh.
Hãy xem âm thanh truyền đi như thế nào trong một môi trường.
Hãy tưởng tượng bạn đang nghe nhạc qua loa. Âm thanh từ loa đến tai bạn như thế nào? Âm thanh là một dạng năng lượng cần vật chất để di chuyển. Âm thanh truyền đi dưới dạng sóng hoặc sự xáo trộn của các hạt không khí. Khi đang phát nhạc, loa bị rung. Khi tắt nhạc, các lớp không khí đứng yên nhưng khi bật loa, rung động sẽ làm xáo trộn các lớp không khí này. Các hạt không di chuyển từ vật thể rung đến tai. Phần tử của môi trường tiếp xúc với vật dao động ban đầu bị dịch chuyển khỏi vị trí cân bằng. Sau đó nó tác dụng một lực lên hạt bên cạnh. Kết quả là hạt liền kề bị dịch chuyển khỏi vị trí nghỉ của nó. Sau khi dịch chuyển hạt liền kề, hạt đầu tiên trở lại vị trí ban đầu. Quá trình này tiếp tục trong môi trường cho đến khi âm thanh đến tai bạn. Đây là những gì xảy ra trong quá trình truyền âm thanh trong môi trường, do đó âm thanh có thể được hình dung dưới dạng sóng.
Khi một vật dao động di chuyển về phía trước, nó sẽ đẩy và nén không khí phía trước tạo ra một vùng áp suất cao. Vùng này được gọi là nén (C). Nén này bắt đầu di chuyển ra khỏi vật thể rung động. Khi vật thể dao động di chuyển ngược lại, nó tạo ra một vùng áp suất thấp gọi là độ hiếm (R) . Khi vật thể di chuyển qua lại nhanh chóng, một loạt các lực nén và lực hiếm được tạo ra trong không khí. Chúng tạo ra sóng âm truyền qua môi trường. Nén là vùng áp suất cao và hiếm là vùng áp suất thấp. Áp suất có liên quan đến số lượng hạt của môi trường trong một thể tích nhất định. Một chuyển động hoàn chỉnh tới lui tạo thành một lần nén và một lần phản xạ cùng nhau tạo thành một sóng. Sóng này trong đó các phần tử của môi trường dao động quanh vị trí trung bình của chúng theo hướng truyền âm được gọi là sóng dọc.
Một số thuật ngữ liên quan đến sóng:
1) Biên độ: Độ dịch chuyển cực đại của phần tử môi trường về hai phía so với vị trí trung bình của nó gọi là biên độ của sóng. Nó được ký hiệu bằng chữ a và đơn vị SI của nó là mét.
2) Khoảng thời gian: Thời gian một phần tử của môi trường dao động hoàn toàn gọi là khoảng thời gian của sóng. Nó được ký hiệu bằng chữ T và đơn vị SI của nó là giây.
3) Tần số: Số dao động của một phần tử môi trường trong một giây gọi là tần số của sóng. Nó được ký hiệu bằng chữ f và đơn vị SI của nó là giây -1 hoặc hertz(Hz).
Trong thời gian T số sóng = 1 nên trong 1 giây số sóng hay tần số là
\(f = \frac{1}{T}\)
4) Bước sóng: Quãng đường mà sóng truyền đi được trong một khoảng thời gian dao động của hạt môi trường gọi là bước sóng của nó và kí hiệu là λ. Đơn vị SI của nó là mét. Trong một sóng dọc, khoảng cách giữa hai lần nén liên tiếp hoặc hai lần dập liên tiếp bằng một bước sóng.
Tai người không thể phát hiện được âm thanh có tần số nhỏ hơn khoảng 20 rung động mỗi giây (20 Hz). Những âm thanh như vậy được gọi là không nghe được. Mặt khác, âm thanh có tần số cao hơn khoảng 20.000 rung động mỗi giây (20 kHz) cũng không thể nghe được bằng tai người. Do đó, đối với tai người, phạm vi tần số âm thanh có thể nghe được là khoảng từ 20 đến 20.000 Hz. Một số động vật như chó có thể nghe thấy âm thanh có tần số cao hơn 20.000 Hz.
Hãy để chúng tôi tạo điện thoại chuỗi của riêng mình.
Vật liệu cần thiết: 2 cốc giấy, đoạn dây dài khoảng 2 foot, đinh để tạo lỗ trên cốc giấy
1. Dùng đinh đục một lỗ nhỏ dưới đáy mỗi chiếc cốc giấy
2. Luồn dây qua cốc và thắt nút. Sử dụng một đoạn dây dài để giúp âm thanh đi xa hơn
3. Một người có thể đưa điện thoại lên tai và người kia có thể nói vào chiếc cốc kia. Giữ chặt dây, nếu không sóng âm thanh sẽ không truyền đi chính xác.
Làm thế nào nó hoạt động?
Sóng âm thanh được tạo ra khi âm thanh tạo ra các rung động trong không khí. Trong hoạt động này, giọng nói của bạn làm rung động không khí bên trong cốc, sau đó được chuyển xuống đáy cốc. Đáy cốc truyền sóng âm đến sợi dây, và cứ thế truyền đến cốc kia.
