Âm thanh là một phần trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Chúng ta nghe thấy âm thanh khi chim hót, khi xe chạy qua và khi chúng ta nói chuyện. Bài học này sẽ chỉ cho bạn cách chuyển động tạo ra âm thanh. Khi một vật thể chuyển động hoặc rung động, nó tạo ra sóng âm truyền qua không khí và đến tai chúng ta. Trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu âm thanh là gì, chuyển động tạo ra âm thanh như thế nào và xem xét nhiều ví dụ từ cuộc sống hàng ngày.
Âm thanh là một loại năng lượng. Nó được tạo ra khi một vật chuyển động nhanh hoặc rung động. Khi một vật rung động, nó làm rung chuyển không khí xung quanh nó. Những rung động này tạo ra sóng trong không khí truyền đến tai chúng ta. Khi những sóng này chạm vào tai chúng ta, não chúng ta hiểu rằng có âm thanh.
Hãy tưởng tượng ném một hòn đá nhỏ vào một ao nước tĩnh lặng. Bạn thấy những gợn sóng nhỏ lan ra từ nơi hòn đá rơi xuống. Tương tự như vậy, khi một vật rung động, nó sẽ phát ra sóng. Thay vì nước, những sóng này truyền qua không khí và chúng ta gọi chúng là sóng âm.
Mọi âm thanh đều bắt đầu bằng một chuyển động. Khi một vật di chuyển qua lại rất nhanh, nó cũng khiến không khí chuyển động theo. Không khí chuyển động này tạo thành sóng. Ví dụ, khi bạn vỗ tay, tay bạn sẽ đẩy không khí một cách nhanh chóng. Chuyển động nhanh này tạo ra những con sóng nhỏ truyền đến tai bạn và tạo ra âm thanh vỗ tay.
Tương tự như vậy, khi bạn nói, dây thanh quản của bạn rung động. Những rung động này làm chuyển động không khí và tạo ra sóng âm. Mỗi khi một vật gì đó chuyển động hoặc rung động—cho dù đó là trống, chuông hay dây đàn guitar—nó đều tạo ra âm thanh. Nếu không có chuyển động, sẽ không có âm thanh nào cả!
Rung động là những chuyển động nhỏ xảy ra rất nhanh. Khi một vật rung động, nó di chuyển qua lại nhiều lần trong một khoảnh khắc rất ngắn. Những chuyển động nhanh này đẩy không khí xung quanh vật thể và tạo thành sóng. Bạn có thể nghĩ về rung động giống như sự rung chuyển của một sợi dây nhảy khi bạn giật nhanh nó. Vật thể rung động càng nhanh, không khí di chuyển càng nhanh và tai chúng ta càng dễ nghe thấy âm thanh.
Các vật thể khác nhau rung động theo những cách khác nhau. Ví dụ, một sợi dây mỏng trên đàn ghi-ta rung động rất nhanh, tạo ra âm thanh cao vút. Ngược lại, một chiếc trống lớn rung động chậm hơn, tạo ra âm thanh trầm, sâu. Tốc độ rung động giúp tai chúng ta quyết định âm thanh cao hay thấp.
Chúng ta có thể thấy nhiều ví dụ về chuyển động tạo ra âm thanh trong cuộc sống hàng ngày. Sau đây là một số ví dụ hàng ngày:
Cách một vật rung động quyết định hai đặc tính quan trọng của âm thanh: cao độ và âm lượng.
Cao độ: Cao độ là độ cao hoặc thấp của âm thanh. Khi một vật rung rất nhanh, nó tạo ra âm thanh có cao độ cao. Ví dụ, một chiếc chuông nhỏ hoặc tiếng chim hót có cao độ cao vì các rung động diễn ra nhanh. Khi một vật rung chậm, nó tạo ra âm thanh có cao độ thấp. Một chiếc trống lớn hoặc giọng nói trầm rung chậm và tạo ra âm thanh trầm.
Âm lượng: Âm lượng liên quan đến mức độ to hay nhỏ của âm thanh. Nếu rung động mạnh và đẩy nhiều không khí, âm thanh sẽ to. Nếu rung động nhẹ, âm thanh sẽ nhỏ. Khi bạn hét, dây thanh quản của bạn di chuyển với năng lượng bổ sung, làm cho âm thanh của bạn to hơn. Khi bạn thì thầm, bạn di chuyển không khí nhẹ nhàng, và âm thanh sẽ nhỏ.
Nhạc cụ là một cách tuyệt vời để xem chuyển động tạo ra âm thanh. Hãy cùng xem một số loại nhạc cụ:
Nhạc cụ dây: Khi bạn chơi guitar hoặc violin, bạn làm cho dây đàn chuyển động bằng cách gảy hoặc kéo chúng. Dây đàn rung và truyền sóng âm vào không khí. Dây mỏng thường rung nhanh hơn và tạo ra âm thanh cao, trong khi dây dày hơn rung chậm hơn và tạo ra âm thanh thấp hơn.
Nhạc cụ gõ: Trống, chũm chọe và đàn xylophone là nhạc cụ gõ. Chúng hoạt động bằng cách bị đánh. Khi bạn gõ vào trống, bề mặt của trống di chuyển nhanh qua lại. Chuyển động đó tạo ra rung động mạnh và sóng âm. Kích thước và vật liệu của trống ảnh hưởng đến loại âm thanh mà nó tạo ra.
Nhạc cụ hơi: Các nhạc cụ như sáo, kèn trumpet và sáo hoạt động bằng cách sử dụng không khí. Khi bạn thổi vào các nhạc cụ này, hơi thở của bạn làm không khí bên trong chuyển động. Hình dạng của nhạc cụ sau đó giúp thay đổi chuyển động này thành âm thanh. Trong sáo, việc mở hoặc che các lỗ sẽ thay đổi đường đi của sóng không khí, tạo ra các nốt khác nhau.
Vật liệu tạo nên một vật thể có thể thay đổi âm thanh mà nó tạo ra. Khi một vật thể rung, vật liệu của nó giúp quyết định màu sắc và chất lượng của âm thanh. Ví dụ, kim loại có xu hướng tạo ra âm thanh sáng, rõ ràng. Đây là lý do tại sao chuông làm bằng kim loại có tiếng chuông. Ngược lại, gỗ thường tạo ra âm thanh ấm hơn và nhẹ nhàng hơn. Nhiều nhạc cụ, chẳng hạn như vĩ cầm và piano, được làm từ gỗ vì âm thanh phong phú mà gỗ có thể tạo ra.
Hãy xem xét hai vật có cùng hình dạng và kích thước—một vật làm bằng kim loại và vật kia làm bằng gỗ. Nếu cả hai vật đều bị đập, vật kim loại có thể tạo ra âm thanh sắc nét, rõ ràng, trong khi vật gỗ có thể tạo ra âm thanh nhẹ nhàng, êm dịu hơn. Điều này cho thấy vật liệu đóng vai trò quan trọng như thế nào trong âm thanh do rung động tạo ra.
Không chỉ chuyển động tạo ra âm thanh, mà môi trường cũng có tác động đến cách âm thanh được nghe. Khi sóng âm truyền đi, chúng có thể dội lại từ tường, tòa nhà và các vật thể khác. Ví dụ, nếu bạn hét lên trong một hội trường lớn trống rỗng, bạn có thể nghe thấy tiếng vọng. Điều này là do sóng âm dội lại từ các bức tường và lại đến tai bạn.
Loại bề mặt cũng quan trọng. Các bề mặt cứng, như bê tông hoặc kim loại, phản xạ âm thanh. Các bề mặt mềm, như rèm cửa hoặc đệm, hấp thụ âm thanh. Đây là lý do tại sao một căn phòng đầy gối và chăn có vẻ yên tĩnh, và một căn phòng có sàn và tường cứng nghe to hơn và có nhiều tiếng vang hơn.
Âm thanh cũng có thể truyền qua các vật liệu khác nhau. Trong khi chúng ta thường nghe thấy âm thanh qua không khí, sóng âm có thể truyền qua nước, kim loại và thậm chí là mặt đất. Đây là lý do tại sao đôi khi bạn có thể nghe thấy tiếng tàu hỏa đang đến ngay cả khi bạn không nhìn vào đường ray, vì âm thanh truyền qua mặt đất cũng như không khí.
Các nhà khoa học cho rằng âm thanh là một loại sóng. Sóng là một mô hình lặp lại theo thời gian. Khi một vật rung động, nó tạo ra một sóng di chuyển theo mọi hướng. Chúng ta có thể tìm hiểu một chút về những sóng này bằng cách sử dụng một công thức đơn giản liên quan đến tần số.
Tần số cho chúng ta biết một vật rung động bao nhiêu lần trong một giây. Tần số được đo bằng Hertz, được viết là \(\textrm{Tần số}\) . Các nhà khoa học đôi khi viết công thức tần số như sau:
\( f = \frac{1}{T} \)
Ở đây, \( f \) là tần số và \( T \) là thời gian cho một lần rung động hoàn chỉnh (còn gọi là chu kỳ). Ví dụ, nếu một chiếc trống rung 2 lần mỗi giây, tần số là 2 Hertz vì \( f = \frac{1}{0.5} = 2 \) . Mặc dù điều này nghe có vẻ hơi khó, nhưng hãy nhớ rằng rung động nhanh hơn tạo ra âm thanh cao hơn và rung động chậm hơn tạo ra âm thanh thấp hơn.
Mỗi âm thanh bạn nghe đều có một kiểu rung động đặc biệt. Ngay cả tiếng lá xào xạc trong gió cũng được tạo ra bởi chuyển động của từng chiếc lá. Khi gió thổi, nó làm cho lá cây xoắn lại và rung chuyển. Những chuyển động nhỏ này gây ra những rung động nhỏ tạo ra âm thanh xào xạc nhẹ nhàng.
Đôi khi, chuyển động mạnh hơn tạo ra âm thanh lớn hơn. Khi bạn dậm chân, bạn đẩy rất nhiều không khí theo chuyển động của mình và điều này tạo ra âm thanh lớn, to. Ngược lại, khi bạn nhẹ nhàng di chuyển tay, âm thanh phát ra sẽ nhẹ nhàng và yên tĩnh.
Nhạc cụ là một phần rất thú vị của âm thanh. Mỗi nhạc cụ được thiết kế cẩn thận với hình dạng và vật liệu đặc biệt để tạo ra âm thanh tuyệt đẹp. Cho dù đó là sự rung động nhanh của những sợi dây nhỏ trên đàn hạc hay nhịp đập chậm của một chiếc trống lớn, mỗi nhạc cụ đều cho chúng ta thấy một cách khác nhau mà chuyển động tạo ra âm thanh.
Các nhà khoa học và nhạc sĩ cùng nhau khám phá tất cả những ý tưởng này. Họ nghiên cứu cách các vật liệu, hình dạng và tốc độ chuyển động khác nhau tạo ra âm thanh. Họ cũng xem xét cách môi trường ảnh hưởng đến những gì chúng ta nghe. Điều này giúp chúng ta thưởng thức âm nhạc nhiều hơn và cho phép các kỹ sư chế tạo các thiết bị tốt hơn như loa, micrô và thậm chí cả thiết bị y tế.
Âm thanh không chỉ được sử dụng cho âm nhạc hoặc nói chuyện; nó có nhiều chức năng trong thế giới thực. Sau đây là một vài ví dụ:
Những ví dụ này cho thấy chuyển động tạo ra âm thanh rất quan trọng đối với nhiều khía cạnh trong cuộc sống của chúng ta. Bằng cách hiểu cách chuyển động tạo ra âm thanh, chúng ta có thể đánh giá cao mọi thứ, từ âm nhạc yêu thích của mình đến các cuộc kiểm tra an toàn trong các tòa nhà lớn.
Âm thanh ở khắp mọi nơi xung quanh chúng ta. Nó làm cho thế giới của chúng ta trở nên sống động và thú vị. Khi bạn lắng nghe cẩn thận, bạn có thể nghe thấy những âm thanh khác nhau của thiên nhiên, âm nhạc và máy móc. Tất cả những âm thanh này bắt đầu bằng một chuyển động hoặc rung động đơn giản. Mỗi khi bạn nghe thấy một âm thanh, hãy nhớ rằng có thứ gì đó phải chuyển động để tạo ra nó.
Bạn có thể nhận thấy rằng một số âm thanh dường như đến từ rất xa, như tiếng ầm ầm của tàu hỏa. Đó là vì sóng âm truyền đi trên những khoảng cách xa. Đôi khi, bạn thậm chí có thể cảm thấy rung động của những âm thanh lớn, như khi tiếng chuông trường reo hoặc tiếng ô tô chạy qua nhanh.
Nghe âm thanh cũng có thể thú vị. Khi bạn nghe bài hát yêu thích của mình, bạn thực sự đang nghe rất nhiều rung động kết hợp lại với nhau. Những rung động này hòa trộn theo nhiều cách khác nhau để tạo ra âm nhạc mà bạn thích. Mọi âm thanh, dù nhẹ nhàng hay to, trong trẻo hay sâu lắng, đều là kết quả của chuyển động.
Học về âm thanh giúp chúng ta hiểu và trân trọng thế giới xung quanh. Khi bạn biết rằng âm thanh phát ra từ chuyển động, bạn bắt đầu nhận thấy mọi thứ trong tự nhiên và môi trường do chúng ta tạo ra đều tạo ra âm thanh. Kiến thức này khiến bạn tò mò hơn về cách mọi thứ hoạt động.
Hiểu về âm thanh cũng giúp ích cho nhiều môn học khác. Trong khoa học, nó cho bạn thấy năng lượng di chuyển từ vật này sang vật khác như thế nào. Trong âm nhạc, nó giải thích tại sao các nhạc cụ có âm thanh khác nhau. Trong công nghệ, nó giúp mọi người tạo ra những cỗ máy tốt hơn sử dụng âm thanh.
Bằng cách tìm hiểu về các chuyển động tạo ra âm thanh, bạn hiểu rằng ngay cả những hành động đơn giản nhất, như vỗ tay hoặc nói, cũng dựa vào năng lượng và rung động. Sự thật đơn giản này giúp xây dựng nền tảng vững chắc cho việc học thêm về khoa học và các môn học khác.
Tóm tắt các điểm chính:
Mọi âm thanh trong thế giới của chúng ta đều bắt đầu bằng chuyển động. Cho dù đó là rung động nhẹ nhàng của một nhạc cụ hay nhịp đập mạnh mẽ của một chiếc trống, âm thanh được tạo ra bởi năng lượng chuyển động. Bằng cách hiểu cách chuyển động tạo ra âm thanh, chúng ta có thể đánh giá cao hơn những điều kỳ diệu của thế giới xung quanh và thấy được tầm quan trọng của ngay cả những rung động nhỏ nhất khiến cuộc sống của chúng ta tràn ngập âm thanh.
