Tổng hợp Lý thuyết - Công thức dao động và sóng cơ | Đại học Sư Phạm Hà Nội

I. DAO ĐỘNG CƠ
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. u hòa: Dao động điề
* Dao động cơ, dao động tuần hoàn
+ Dao động cơ là chuyển động qua lại của vật quanh một vị trí cân bằng.
+ Dao động tuần hoàn là dao động được lặp lại như cũ sau những khoảng thời gian bằng nhau. Khoảng thời gian ngắn nhất để c
dao động đượ lặp lại như cũ gọi là chu kỳ dao động.
* Dao động điều hòa
+ Dao động điều hòa là dao động trong đó li độ của vật là một hàm côsin (hay sin) của thời gian.
+ Phương trình dao động: x = Acos(t + ); trong đó A,  và  là những hằng số.
* Các đại lượng đặc trưng của dao động điều hoà + Li da độ o ng x l độ à tọa độ c a ủ vật tính t v ừ ị trí cân bằng. + Biên A
độ là giá trị cực đại của li độ x. + Pha của dao ng l độ à i đố s c ố a ủ hàm s c
ố ôsin: t + , cho phép ta xác định li x t độ
ại thời điểm t bất kì.
+ Pha ban đầu  là pha của dao động tại th c
ời điểm ban đầu (t = 0); đơn vị ủa pha dao động là radian (rad).
+ Tần số góc  là tốc bi độ ến i
đổ góc pha; đơn vị rad/s. + Chu kì T c u hòa là kho ủa dao động điề
ảng thời gian để thực hiện một dao động toàn phần; đơn vị giây (s). + Tần số f c u hòa là s ủa dao động điề
ố dao động toàn phần thực hi c
ện đượ trong một giây; đơn vị héc (Hz).  2
+ Liên hệ giữa , T và f:  = = 2f . T * V n
ậ tốc và gia t c
ố của v u
ật dao động điề hoà + Vận t o hàm ốc là đạ
bậc nhất của li độ theo thời gian: 
v = x' = - Asin(t + ) = Acos(t +  + ) . 2
Véc tơ vận tốc luôn hướng theo chiều chuyển động.
+ Gia tốc là đạo hàm bậc nhất c a
ủ vận tốc (đạo hàm bậc hai của li độ) t heo thời gian:
a = v' = x’’ = - 2Acos(t + ) = - 2x.
Véc tơ gia tốc luôn hướng về vị trí cân bằng, có độ lớn tỉ lệ ới độ v lớn của li độ. 
+ Vận tốc biến thiên điều hòa cùng tần số, sớm pha hơn so với với li độ. Gia tốc biến thiên điều hòa cùng tần số 2 
nhưng ngược pha với li độ (sớm pha so với vận tốc). 2
+ Khi chuyển động từ vị trí biên về vị trí cân bằng độ lớn c a
ủ vận tốc tăng, độ lớn c a ủ gia t c
ố giảm. Khi chuyển động
từ vị trí cân bằng ra vị trí biên độ lớn c a ủ vận t c ố gi l
ảm, độ ớn của gia tốc tăng.
+ Tại vị trí biên (x =  A), v = 0; |a| = amax = 2A .
+ Tại vị trí cân bằng (x = 0), |v| = vmax = A; a = 0. 1
* Lực, phương trình động lực h
ọc và đồ thị của dao động điều hòa + Lực kéo về (còn g i ọ là l c ự h i
ồ phục) là lực (hoặc hợp lực) tác d ng ụ
lên vật làm cho vật dao động điều hòa: F = - m2x = - kx. L c
ự kéo về luôn hướng về vị trí cân bằng và có độ lớn tỉ lệ với độ lớn c a ủ li . độ L c ự kéo về có độ lớn
cực đại khi vật ở vị trí biên, có độ
lớn cực tiểu (bằng 0) khi vật ở vị trí cân bằng.
2. Con lắc lò xo: Con lắc lò xo g m
ồ một lò xo có độ cứng k, khối lượng không đáng kể, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn với vật
nặng khối lượng m, kích thước nhỏ, được đặt theo phương ngang, treo thẳng đứ ặc
ng ho đặt trên mặt phẵng nghiêng. * T n
ầ số góc, chu kì, t n ầ s c ố ủa con l c ắ lò xo k m 1 k  = ; T = 2 ; f = . m k 2 m mg k g
Con lắc lò xo treo thẳng đứng: l0 = ;  = = . k m l  0 Con l t
ắc lò xo đặ trên mặt phẵng nghiêng: mg sin k g sin l0 = ;  = = . k m l  0
Trong đó l0 là độ biến dạng c a
ủ lò xo ở vị trí cân bằng.
* Năng lượng của con lắc lò xo 1 1 + Động năng: Wđ = mv2 = m2A2 2 sin (t+). 2 2 1 1 + Thế năng: W 2 2 t = kx2 = k A cos (t + ). 2 2
Động năng, thế năng củ
a vật dao động điều hòa biến thiên tuần hoàn với tần só góc ’ = 2; tần số c f’ = 2f và hu T kì T’ = . 2 1 1
+ Cơ năng: W = Wt + Wđ = kA2 = m2A2 = hằng s . ố 2 2
Cơ năng của ật dao động v
điều hòa (chọn mốc thế năng ở vị trí cân bằng) bằng thế năng cực đại (thế năng ở vị trí biên) hoặc b v
ằng động năng cực đại (động năng ở ị trí cân bằng).
3. Con lắc đơn:
Con lắc đơn gồm một vật nặng treo vào sợi dây không giãn, vật nặng có kích thước không đáng kể, sợi dây có khối lượng không đáng kể.
* Phương trình dao động (khi   100) s S s = S0cos(t + ) hoặc
 = 0 cos(t + ); với  = ; 0 = 0 . l l 2
* Chu kỳ, tần s , t ố n ầ s góc c ố ủa con l ắc đơn l 1 g g T = 2 ; f = ;  = . g  2 l l
* Lực kéo về, lực căng sợi dây, ứng dụng mg L c
ự kéo về khi biên độ góc nh : ỏ F = - s . l
Khi con lắc đơn dao động thì lực căng của sợi dây tác d ng
ụ vào vật thay đổi. Hợp l c ự c a ủ trọng l c ự và lực căng sợi v2 dây gây ra gia t ng t ốc hướ
âm cho vật nên: T - mgcos =  m . l 2 4 l Ứng d ng: ụ
xác định gia tốc rơi tự do nhờ u dài đo chu kì và chiề của con lắc đơn: g = . 2 T
* Năng lượng của con lắc đơn 1
+ Động năng: Wđ = mv2. Thế năng: Wt = mgl(1 - cos) . 2
+ Cơ năng: W = Wt + Wđ = mgl(1 - cos0). 1 1 Khi   100 thì W 2 t =
mgl2; W = mgl ; ( ,  0 tính ra rad). 2 2 0
4. Dao động tắt dần, dao động cưởng bức: * Dao động tắt dần
+ Khi không có ma sát, con lắc dao động điều hòa với tần số riêng f0. Tần số riêng của con lắc chỉ phụ thuộc vào các đặc tính của con lắc.
+ Dao động có biên độ (và cơ năng) giảm dần theo thời gian gọi là dao động tắt dần. Nguyên nhân làm tắt dần dao động là do
lực ma sát, lực cản của môi trường làm tiêu hao cơ năng của con lắc, chuyển hóa dần cơ năng thành nhiệt năng, vì thế biên
độ của con lắc giảm dần và cuối cùng con lắc dừng lại.
+ Ứng dụng: các thiết bị đóng cửa tự động, các bộ phận giảm xóc của ô tô, xe máy, … là những ứng dụng của dao động tắt dần. * Dao động duy trì
Nếu ta cung cấp thêm năng lượng cho vật dao động có ma sát để bù lại sự tiêu hao vì ma sát mà không làm thay đổi chu kì
riêng của nó thì dao động sẽ kéo dài mãi và được gọi là dao động duy trì. * Dao động cưởng bức
+ Dao động chịu tác dụng của một ngoại lực cưởng bức tuần hoàn gọi là dao động cưởng bức.
+ Dao động cưởng bức khi đã ỗn định thì có biên độ không đổi và có tần số bằng tần số của lực cưởng bức.
+ Biên độ của dao động cưởng bức phụ thuộc vào biên độ của lực cưởng bức, vào lực cản trong hệ và vào sự chênh lệch giữa
tần số cưởng bức f và tần số riêng f0 của hệ. Biên độ của lực cưởng bức càng lớn, lực cản càng nhỏ và sự chênh lệch giữa f và
f0 càng ít thì biên độ của dao động cưởng bức càng lớn. * Cộng hưởng
+ Hiện tượng biên độ của dao động cưởng bức tăng dần lên đến giá trị cực đại khi tần số f của lực cưởng bức tiến đến bằng
tần số riêng f0 của hệ dao động gọi là hiện tượng cộng hưởng. 3
+ Điều kiện f = f0 gọi là điều kiện cộng hưởng.
+ Đồ thị cộng hưởng càng nhọn khi lực cản của môi trường càng nhỏ.
+ Tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng:
Tòa nhà, cầu, bệ máy, khung xe, ... đều là những hệ dao động và có tần số riêng. Nếu để chúng chịu tác dụng của các lực
cưởng bức mạnh, có tần số bằng h ặ
o c gần bằng với tần số riêng của chúng thì sẽ có sự cộng hưởn ,
g gây dao động mạnh làm gãy, đổ, hư hỏng.
Hộp đàn của đàn ghi ta, viôlon, ... là những hộp cộng hưởng với nhiều tần số khác nhau của dây đàn làm cho tiếng đàn nghe to, rõ. 5. T n
ổ g hợp các dao động điều hòa:
(NÊN DÙNG MÁY TÍNH NẾU ĐỦ SỐ LIỆU)
A sin + A sin A2 = A 2 2 1 1 2 2
1 + A2 + 2 A1A2 cos (2 - 1); tan = .
A cos  + A cos  1 1 2 2 Trường hợp t ng quát: A ổ 1 + A2  A  |A1 A – 2|. *CHÚ Ý: 2 v 2 2 a v
- HỆ THỨC ĐỘC LẬP: A2 = x2 + 2 = +  4 2  
Liên hệ giữa gia tốc và li độ: a = - 2x. 2 v
Vận tốc cực đại và gia tốc cực đại: v a m x max = A; amax = 2A = . A
Định luật bảo toàn cơ năng: CƠ NĂNG = THẾ NĂNG + ĐỘNG NĂNG = HẰNG SỐ 1 1 1 1 1 W = m2A2 = kA2 = mv 2 = W kx2 + mv2. 2 2 2 max t + Wđ = 2 2 1 1 + Thế năng: W 2 2 t = kx2 = kA cos (t + ). 2 2 1 1 1 + Động năng: W 2 2 2 2 đ =
mv2 = m2A sin (t +) = kA sin ( + ) . 2 2 2 T
Thế năng và động năng của con l c
ắ lò xo biến thiên tuần hoàn với ’ = 2, với f’ = 2f và với T’ = . 2 T
+ Khoảng thời gian liên tiếp giữa hai lần động năng và thế năng bằng nhau là . 4 6. Con l c ắ lò xo L
– ực tác dụng lên vật dao động.
* Công thức:
+ Tần số góc, chu kì, tần s c ố a ủ con lắc lò xo: k m 1 k  = ; T = 2 ; f = . m k 2 m 4 k g mg
Con lắc lò xo treo thẳng đứng:  = = ; với l0 = bi
là độ ến dạng của lò xo ở vị trí cân bằng. m l  k 0 k g sin  mg sin  Con l t
ắc lò xo đặ trên mặt phẳng nghiêng:  = = ; với l m 0 = l k 0 + L c ự kéo về (còn g i ọ là l c ự h i
ồ phục) là lực làm cho vật dao động điều hòa: F = - m2x = - kx . + Với con l c
ắ lò xo treo thẳng đứng: - L i ực đàn hồ c i
ực đạ , cực tiểu: Fmax = k(A + l0) ;
Fmin = 0 nếu A  l0; Fmin = k(l0 – A) nếu A < l0. - Độ lớn c a
ủ lực đàn hồi tại vị trí có li độ x:
Fđh = k|l0 + x| nếu chiều dương hướng xu ng; ố
Fđh = k|l0 - x| nếu chiều dương hướng lên. - Chiều dài c i ực đạ c a
ủ lò xo: lmax = l0 + l0 + A; chiều dài cực tiểu c a
ủ lò xo: lmin = l0 + l0 – A .
7. Con lắc đơn – các đại lượng (xem lại cho nhớ)
* Công thức: + Tần số góc; chu k và ỳ tần s c ố a ủ con lắc đơn: g l 1 g  = ; T = 2 và f = . l g  2 l
+ Thế năng: Wt = mgl(1 - cos) . 1
+ Động năng: Wđ = mv2 = mgl(cos - cos0) . 2 1 + Cơ năng: W = W 2
t + Wđ = mgl(1 - cos0) = m2S 0 2 2 1 1 v = m2 2 l2 = m ). 0 2(2l2 + 2 2 2  1 1 + Khi  2 0  10 
0 thì: Wt = mgl2; Wđ = mgl( 0 - 2); 2 2 1 W = mgl 2
0 ; với  và 0 tính ra rad. 2 T
Thế năng và động năng của con lắc đơn biến thiên với tần s góc ố
’ = 2; tần s
ố f’ = 2f ; chu kì T’ = . 2
+ Vận tốc khi đi qua li độ góc :
 v = 2gl(cos − cos ) 0 .
+ Vận tốc khi đi qua vị trí cân bằng ( =  0): |v| = vmax = 2gl 1 ( − cos ) . 0 + Khi  0 2 0  10 thì: v = gl ( 2
 −  ) ; vmax = 0 gl ; với  và 0 tính ra rad. 0 5
+ Sức căng của sợi dây khi đi qua li
độ góc  (hợp lực c a ủ tr ng ọ l c
ự và sức căng của sợi dây là l c ự gây ra gia tốc hướng tâm): mv2 T = mgcos +  = mg(3cos -  2cos0). l 3 Khi  0 2
0  10 thì: T = mg(1 +  0 - 2). 2 + S a s ức căng củ t
ợi dây khi đi qua vị rí cân b n
ằ g, vị trí biên:
TVTCB = Tmax = mg(3 - 2cos0); Tbiên = Tmin = mgcos0. 2 Khi 2   0 0
0  10 thì: Tmax = mg(1 +  ); Tmin = mg(1 - 0 ). 2
* Con lắc đơn chịu thêm các lực khác ngoài trọng lực. →
+ Nếu ngoài lực căng của sợi dây và tr ng ọ l c
ự , quả nặng của con lắc đơn còn chịu thêm tác d ng ụ c a ủ ngoại lực F → → → → → → F
không đổi thì ta có thể coi con lắc có trọng lực biểu kiến: P' = P + F và gia tốc rơi tự do biểu kiến: g' = g + . m l Khi đó: T’ = 2 + Các lực thường gặp: g' → → → →
Lực điện trường F = qE . Lực quán tính: F = - m a .
II. SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM
A. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
1. Sóng cơ và sự truyền sóng cơ.
* Sóng cơ:
Sóng cơ là dao động cơ lan truyền trong môi trường vật chất.
+ Sóng ngang là sóng trong đó các phần tử của môi trường dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.
Trừ trường hợp sóng mặt nước, sóng ngang chỉ truy c
ền đượ trong chất rắn.
+ Sóng dọc là sóng trong đó các phần t c
ử ủa môi trường dao động theo phương trùng phương truyền sóng. Sóng d c
ọ truyền được cả trong chất khí, chất l ng và ch ỏ ất rắn.
Sóng cơ không truyền được trong chân không.
+ Biên độ của sóng: Biên độ A của sóng là biên độ dao động của một phần tử của môi trường có sóng truyền qua. + Chu kì (hoặc tần s ) ố c a ủ sóng: Chu k ỳ T (hoặc tần s ố f của sóng) là chu k
ỳ (hoặc tần số) dao động của m t ộ phần 1 tử c a
ủ môi trường có sóng truyền qua. Ta có f = . T 6
+ Bước sóng : là khoảng cách giữa hai ầ ph n tử sóng ầ
g n nhau nhất trên phương truyền sóng dao ng độ cùng pha.
Bước sóng cũng là quãng đường mà sóng truyền đi được t rong m t ộ chu k ỳ dao động.
+ Tốc độ truyền sóng là tốc độ lan truyền dao ng độ
trong môi trường, được o
đ bằng quãng đường mà sóng truyền s 
trong một đơn vị thời gian: v = = = f. t T
Tốc độ truyền sóng ph t ụ hu c
ộ vào bản chất và nhiệt độ môi trường. Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác tốc đ
ộ truyền sóng thay đổi, bước sóng thay i
đổ còn tần số sóng thì không thay đổi. Tốc độ truyền sóng tăng
thì bước sóng tăng và ngượ c lại. 
+ Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động ngược pha là . 2 
+ Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng mà dao động vuông pha là . 4
+ Năng lượng sóng: năng lượng sóng là năng lượng dao động của các phần tử của môi trường có sóng truyền qua.
* Phương trình sóng
Nếu phương trình sóng tại ngu n O ồ
là uO = AOcos(t + ) thì phương trình sóng tại M trên phương truyền sóng OM 2 x uM = AMcos (t +  - 2 ) = AMcos (t +  - ).   Nếu b qua m ỏ ng t ất mát năng lượ
rong quá trình truyền sóng thì AO = AM = A.  2 d
Dao động giữa hai điểm cách nhau m t ộ kho n s ảng d trên phương truyề
óng lệch pha nhau góc:  = . 
+ Hai điểm trên phương truyền sóng cách nhau một số nguyên lần bước sóng (d = k) thì dao động cùng pha,  cách nhau m t ộ s nguyên l ố ẻ n c
ữa bướ sóng (d = (2k + 1) ) thì dao động ngược pha. 2
2. Giao thoa sóng.
+ Điều kiện cần và đủ để hai sóng giao thoa đượ
c với nhau là hai sóng đó phải là hai sóng kết hợ hai sóng đó phả p, i
xuất phát từ hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có đ ộ lệch pha không i
đổ theo thời gian (hai nguồn
kết hợp). Hai nguồn kết hợp có cùng pha là hai nguồn đồng bộ. + Hai sóng do hai ngu n k ồ
ết hợp phát ra là hai sóng kết hợp.
+ Hiện tượng giao thoa là hiện ng tượ
hai sóng kết hợp khi gặp nhau thì có những điểm ở đó chúng luôn luôn tăng
cường lẫn nhau; có những điểm ở đó chúng luôn luôn triệt tiêu nhau. + Nếu tại hai ngu n
ồ S1 và S2 cùng phát ra hai sóng gi ng ố
hệt nhau: u1 = u2 = Acost và nếu b ỏ qua mất mát năng
lượng khi sóng truyền đi thì thì sóng tại M (với S1M = d1; S2M = d2) là t ng ổ ợ h p hai sóng t
ừ S1 và S2 truyền tới sẽ có phương trình là:  (d − d )  (d + d ) u 2 1 2 1 M = 2Acos cos(t - ).   7 + C i
ực đạ giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tớ ng m i đó bằ t ộ số nguyên l c ần bướ sóng: d2 – d1 = k; (k  Z ) + C c
ự tiểu giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường a
đi củ hai sóng tới đó bằng m t ộ s
ố nguyên lẻ nữa bước sóng: 1 d2 – d1 = (k + ). 2
+ Trên đoạn thẳng S1S2 nối hai nguồn, khoảng cách gi a
ữ hai cực đại hoặc hai cực tiểu liên tiếp (g i ọ là khoảng vân i)  là: i = . ng cách ng Đó là khoả ắn nhất gi a ữ hai c i
ực đạ (hoặc hai cực tiểu) liên tiếp trong vùng có giao thoa. 2
+ Độ lệch pha của hai sóng từ hai nguồn truyền tới M là:  2 (d − d ) 2 1  = .   + Tại M có c i
ực đạ khi d2 - d1 = k; cực tiểu khi d2 - d1 = (2k + 1) . 2 
+ Khoảng cách ngắn nhất giữa hai c i ực đạ hoặc ha
i cực tiểu liên tiếp (g i
ọ là khoảng vân i) là: i = . 2
+ Số cực đại và cực tiểu trên đoạn thẳng n i ố hai ngu n l ồ à s c ố ác giá trị c a ủ k (k Z  ) tính theo công th c ứ (không tính hai nguồn): S S   S S  Cực đại: 1 2 − + < k < 1 2 + .   2   2 S S 1  S S 1   C c ự tiểu: 1 2 − − + < k < 1 2 − + .  2  2  2  2
Với:  = 2 - 1. Nếu 2 nguồn dao đ ng ộ
cùng pha ( = 2kπ) thì tại trung điểm của đoạn thẳng n i ố 2 ngu n ồ có
cực đại, số CĐ là số lẻ. Nếu 2 ồn ngu
dao động ngược pha ( = (2k+1)π) thì tại trung m
điể của đoạn thẳng nối 2
nguồn có cực tiểu, số CT là số lẻ. + S
ố cực đại và cực tiểu trên đoạn thẳng nối hai điểm M và N trong vùng có giao thoa (M gần S2 hơn S1 còn N thì xa S2 hơn S1) là s c ố ác giá trị c a ủ k (k z
 ) tính theo công thức (không tính hai ngu n) ồ : S M S M  S N S N  Cực đại: 2 − 1
+  < k < 2 − 1 +  .   2   2 S M S M 1  S N S N 1  C c ự tiểu: 2 − 1
- +  < k < 2 − 1 - + .  2  2  2  2
3. Sóng dừng.
* Sự phản xạ sóng: Khi sóng truyền đi nếu gặp vật cản thì nó có thể bị phản xạ. Sóng phản xạ cùng tần số và cùng bước sóng với sóng tới.
+ Nếu vật cản cố định thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ ngược pha với sóng tới và triệt tiêu lẫn nhau.
+ Nếu vật cản tự do thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ cùng pha với sóng tới và tăng cường lẫn nhau.
* Công thức :
+ Sóng tới và sóng phản xạ nếu truy gi
ền cùng phương, thì có thể ao thoa với nhau, tạo ra m t ộ hệ sóng dừng. 8 + Trong sóng d ng ừ có m t
ộ số điểm luôn luôn đứng yên g i ọ là nút, và m t
ộ số điểm luôn luôn dao động với biên độ
cực đại gọi là bụng.
+ Nếu sóng tại nguồn có biên độ a thì
biên độ của sóng dừng tại một điểm M bất kì cách một điểm nút một khoảng 2d d là: AM = 2a|sin |. Biên độ c a ủ b ng sóng: A ụ b = 2a. Với a là biên c độ ủa nguồn.  
+ Khoảng cách giữa 2 nút hoặc 2 b ng l ụ
iền kề của sóng dừng là . 2 
+ Khoảng cách giữa nút và b ng l ụ
iền kề của sóng dừng là . 4
+ Hai điểm đối xứng nhau qua bụng sóng luôn dao động cùng pha, hai điểm đối xứng nhau qua nút sóng luôn dao động ngược pha.
+ Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có chiều dài l: 
Hai đầu cố định thì: l = k . (k: s b
ố ụng, bó; k+1 là s n ố út) 2 
Một đầu là nút, một đầu là bụng thì: l = (2k + 1) . (k là s bó; ố k+1 là s b
ố ụng, nút) 4 4. Sóng âm.
* Đặc trưng vật lí của âm
+ Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, l ng, ỏ
rắn. Trong chất khí và chất l ng, ỏ sóng âm là
sóng dọc. Trong chất rắn, sóng âm g m
ồ cả sóng ngang và sóng dọc . + Ngu n â ồ
m là các vật dao động phát ra âm. + Tần số dao động c a
ủ nguồn cũng là tần s c ố a ủ sóng âm.
+ Căn cứ vào khả năng cả
m thụ sóng âm của tai người, sóng âm được phân loại thành: - c
Âm nghe đượ (âm thanh) có tần s t ố ừ 16 Hz đến 20000 Hz. - Âm có tần s ố dưới 16 Hz g i ọ hạ âm. M t ộ s l ố oài vật như voi, b c
ồ âu, ... lại “nghe” được hạ âm. - Âm có tần s ố trên 20000 Hz g i ọ là siêu âm. M t ộ s ố loài vật khác nh
ư dơi, chó, cá heo, có thể “nghe” được siêu âm.
+ Nhạc âm là âm có tần s
ố xác định, tạp âm là âm không có m t ộ tần s ố xác định.
+ Âm không truyền được trong chân không.
+ Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm
đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian; đơn vị W/m2: W P I = = . St S
Với nguồn âm có công suất P và âm phát ra như nhau theo mọi hướng thì cường độ âm tại điểm cách nguồn âm một P khoảng R là: I =
; với 4R2 là diện tích mặt cầu bán kính R. 2 4 R  9
+ Ngưỡng nghe: là cường độ âm nhỏ ất
nh mà tai người còn có thể nghe được. Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm. Âm có tần s ố
1000 Hz đến 5000 Hz, ngưỡng nghe khoảng 10-12 W/m2.
+ Ngưỡng đau: là cường độ âm cực đại mà tai người còn có thể nghe được nhưng có cảm giác đau nhức. Đối với mọi tần s ố âm ngưỡng đau ứng v â
ới cường độ m 10 W/m2.
+ Miền nghe được: là miền nằm gi
ữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau.
Đơn vị của mức cường độ âm là ben (B). Trong thực tế người ta thường dùng ước số của ben là đêxiben (dB): 1dB = 0,1 B. + Khi m t ộ nhạc c ph ụ át ra m t ộ âm có tần s
ố f0 thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đ ng t ồ hời phát ra m t ộ loạt âm có tần số
2f0, 3f0, ... có cường khác nhau. Âm có độ
tần số f0 gọi là âm cơ bản hay họa âm thứ nhất, các âm có tần số 2f0, 3f0, … gọi là các h a ọ âm th 2, t ứ h
ứ 3, … Biên độ của các h a ọ âm lớn, nh
ỏ không như nhau, tùy thuộc vào chính nhạc cụ
đó. Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm. T ng h ổ
ợp đồ thị dao động c a ủ tất cả các h a ọ âm trong m t ộ nh
ạc âm ta được đồ thị dao động c a ủ nhạc âm. + Về phương diện v ng t
ật lí, âm được đặc trưng bằ ần s (
ố, cường độ hoặc mức cường độ âm) và đồ thị dao độ ng của âm.
* Đặc trưng sinh lí của sóng âm: Độ t
cao, độ o, âm sắc . + Độ cao: là m t
ột đặc trưng sinh lí phụ hu c ộ vào tần s â ố m, không ph t
ụ huộc vào năng lượng âm. + Độ to: là m t
ộ đặc trưng sinh lí phụ thu c
ộ vào tần số âm và mức cường độ âm.
+ Âm sắc: là đặc trưng của âm giúp ta phân biệt được các âm phát ra t ừ các ngu n khác ồ
nhau. Âm sắc liên quan đến đồ thị dao động âm. Âm sắc ph t ụ hu c ộ vào tần s ố và biên độ c a ủ các hoạ âm.
Công thức hay dùng: L2 L
– 1 = 10lg(I1/I2) = 20lg(R2/R1) 10