Giải chi tiết Vật lí 11 kết nối mới bài 10: Thực hành: Đo tần số của sóng âm

MỞ ĐẦU:

Câu hỏi: Để chỉnh các dây đàn, có thể so sánh tần số âm của nhạc cụ với âm phát ra từ âm thoa có tần số xác định. Làm thế nào kiểm tra tần số âm được ghi trên âm thoa bằng dụng cụ thí nghiệm?

Hướng dẫn trả lời: 

Sử dụng micro để chuyển đổi tần số âm thành tín hiệu dao động điện và dùng dao động kí để đo được tần số, chu kì, khoảng thời gian của tín hiệu dao động đó.

I. GIỚI THIỆU DAO ĐỘNG LÍ ĐIỆN TỬ

Hoạt động: Quan sát màn hình hiển thị tín hiệu dao động điện trên dao động kí (Hình 10.2), hãy xác định tần số dao động của tín hiệu.

Hướng dẫn trả lời:

Quan sát hình ảnh thí nghiệm cho thấy: giá trị 1 ô theo trục thời gian là 500 $\mu s$.
Trên màn hình ta thấy 1 chu kì có 4 ô nên T = 2 ms $\Rightarrow f=\frac{1}{T}=\frac{1}{0,002}=50$(Hz)

II. THỰC HÀNH ĐO SÓNG ÂM

Hoạt động 1:

Quan sát thí nghiệm Hình 10.4. Trả lời các câu hỏi sau: 

1. Sóng âm truyền tới động kí như thế nào?
2. Tại sao tần số dao động của tín hiệu đưa vào dao động kí lại bằng tần số dao động của âm thoa?
3. Thiết kế phương án thí nghiệm để đo tần số sóng âm với các dụng cụ thí nghiệm trên
4. Làm thế nào để giảm ảnh hưởng của tiếng ồn bên ngoài đến phép đo?

Hướng dẫn trả lời: 

1. Âm thanh tạo ra từ âm thoa làm các phân tử không khí dao động truyền lời micro hoặc cảm biến âm thanh tạo ra dòng điện dao động, tín hiệu này được đưa vào dao động ki và hiển thị trên màn hình dạng đồ thị

2. Vì thí nghiệm đã biến đổi dao động cơ thành dao động điện nhờ micro, đưa tín hiệu từ micro vào dao động kí điện tử, hình ảnh thu được trên màn hình của dao động kí chính là đồ thị biểu diễn dao động âm.

3. Thiết phương án thí nghiệm và bố trí thí nghiệm như hình 10.4:

• Nối micro và bộ khuyếch đại tín hiệu vào dây đo.
• Nối dây đo vào cổng tín hiệu của dao động kí điện tử.
• Đặt TRGGER MODE ở chế độ AUTO.
• Điều chỉnh VOLTS/DIV cho tới khi thấy sóng trên màn hình.
• Đặt micro cách âm thoa một khoảng 20 cm, dùng búa cao su gõ âm thoa.

4. Thực hiện thí nghiệm trong môi trường yên tĩnh, đặt âm thoa và micro trong hộp cách âm.

Hoạt động 2: So sánh tần số sóng âm đo được với tần số ghi trên âm thoa.

Hướng dẫn trả lời: 

Ví dụ kết quả thí nghiệm:

Đặt chế độ đo của dao động kí V/DIV ở 20 V, SEC/DIV: 1 ms, TRIGGER: Auto. Đặt âm thoa gần micro, dùng búa cao su gõ âm thoa, chờ khi tín hiệu ổn định, nhẫn OK. Kết quả thí nghiệm như hình bên.

Đêm số ô của 3 chu kì, mỗi ô tương ứng 1ms

Sai số: $\Delta f=\frac{0+19+19}{3}=13$

$f=435 \pm 13 Hz$

tần số sóng âm đo được xấp xỉ  tần số ghi trên âm thoa thì thí nghiệm bố trí thành công và đo chính xác