a. Sóng âm là sự lan truyền các dao động âm trong các môi trường rắn, lỏng, khí. b. Đặc điểm:
2. Các đặc trưng sinh lý của âm: Độ cao, độ to, âm sắc. Các đặc trưng của âm phụ thuộc vào cảm giác nghe (thính giác) của tai con người. a. Độ cao:
b. Độ to: Là đại lượng đặc trưng cho mức độ to hay nhỏ của âm, phụ thuộc vào tần số âm và mức cường độ âm.
I0 là cường độ âm chuẩn (f = 1000 Hz) có giá trị là c. Âm sắc
3. Nhạc âm và tạp âm
4. Họa âm:
Các họa âm lập thành một cấp số cộng với công sai d = f1 5. Ngưỡng nghe, ngưỡng đau, miền nghe được
Bài 1: Hai họa âm liên tiếp do một dây đàn phát ra có tần số hơn kém nhau 56 Hz, họa âm thứ ba và họa âm thứ năm có tần số bằng bao nhiêu? Giải: Hai họa âm liên tiếp hơn kém nhau 56 Hz nên ta có: Từ đó ta có tần số của họa âm thứ ba và thứ năm là: Bài 2: Một nhạc cụ phát ra âm cơ bản có tần số f1 = 420 Hz. Một người chỉ nghe được âm cao nhất có tần số là 18000 Hz, tìm tần số lớn nhất mà nhạc cụ này có thể phát ra để người đó nghe được. * Giải: Gọi fn là âm mà người đó nghe được, ta có: Theo bài Vậy tần số âm lớn nhất mà người đó nghe được là 420.42 = 17640 (Hz) Bài 3: Mức cường độ âm tại một điểm cách một nguồn phát âm 1 m có giá trị là 50 dB. Một người xuất phát từ nguồn âm, đi ra xa nguồn âm thêm 100 m thì không còn nghe được âm do nguồn đó phát ra. Lấy cường độ âm chuẩn là Giải: Cường độ âm được tính bởi Do âm phát ra dạng sóng cầu nên: Do đó Vậy ngưỡng nghe của tai người này là 10 (dB). Bài 4: Hai âm có mức cường độ âm chênh lệch nhau 20 dB. Tính tỉ số của cường độ âm của chúng ? Bài 5: Một người đứng cách nguồn âm một khoảng d thì cường độ âm là I. Khi người đó tiến ra xa nguồn âm một đoạn 40m thì cường độ âm giảm chỉ còn Giải: Ta có: Công suất âm thanh là tỷ lệ năng lượng âm thanh được phát ra, phản xạ, truyền đi hoặc nhận được, trên đơn vị thời gian.[1] Đơn vị SI của công suất âm thanh là watt (W).[1] Nó là công suất của lực âm thanh trên bề mặt của môi trường truyền sóng âm thanh. Đối với một nguồn âm thanh, không giống như áp suất âm thanh, công suất âm thanh không phụ thuộc vào phòng hay khoảng cách. Áp suất âm thanh là đo đạc tại một điểm trong không gian gần với nguồn, trong khi công suất âm thanh của một nguồn là tổng công suất phát ra bởi một nguồn về mọi hướng. Công suất âm thanh đi qua một diện tích đôi khi được gọi là âm thông đi qua diện tích đó.
Đặc tính Ký hiệu Công suất âm thanh ký hiệu là P, được định nghĩa bởi[2] P = f ⋅ v = A p u ⋅ v = A p v {\displaystyle P=\mathbf {f} \cdot \mathbf {v} =Ap\,\mathbf {u} \cdot \mathbf {v} =Apv}trong đó
Trong một môi trường, công suất âm thanh được tính bởi P = A p 2 ρ c cos θ , {\displaystyle P={\frac {Ap^{2}}{\rho c}}\cos \theta ,}trong đó
Ví dụ, âm thanh với SPL = 85 dB hoặc p = 0.356 Pa trong không khí (ρ = 1.2 kg·m−3 và c = 343 m·s−1) qua một bề mặt có diện tích A = 1 m² vuông góc với hướng truyền (θ = 0 °) có dòng năng lượng âm thanh là P = 0,3 mW. Đây là tham số cần thiết khi chuyển đổi tiếng ồn trở lại năng lượng sử dụng được, cùng với bất cứ tổn thất nào trong thiết bị thu nạp. Mức độ công suất âm thanh tối đa (LWA) của một máy nén khí di động Sau đây là bảng ví dụ.[3]
Công suất âm thanh có liên quan đến cường độ âm thanh: P = A I , {\displaystyle P=AI,}trong đó
Công ấm âm thanh có liên quan đến mật độ năng lượng âm thanh: P = A c w , {\displaystyle P=Acw,}trong đó
Mức độ công suất âm thanh là một đo đạc loga của công suất của một âm thanh so với một giá trị tham chiếu. trong đó
Công suất âm thanh tham chiếu thường được sử dụng trong không khí là[5] P 0 = 1 p W . {\displaystyle P_{0}=1~\mathrm {pW} .}Ký hiệu thích hợp cho mức độ công suất âm thanh sử dụng tham chiếu này là LW/(1 pW) hoặc LW (re 1 pW), nhưng ký hiệu hậu tố dB SWL, dB(SWL), dBSWL, hoặc dBSWL rất phổ biến, kể cả nếu chúng không được chấp nhận bởi SI.[6] Công suất âm thanh tham chiếu P0 được định nghĩa là công suất âm thanh với mật độ âm thanh tham chiếu I0 = 1 pW/m² đi qua một bề mặt với diện tích A0 = 1 m²: P 0 = A 0 I 0 , {\displaystyle P_{0}=A_{0}I_{0},}do đó giá trị tham chiếu P0 = 1 pW. Quan hệ với mức độ áp suất âm thanhCông thức tính công suất âm thanh từ áp suất âm thanh là: L W = L p + 10 log 10 ( A S A 0 ) d B , {\displaystyle L_{W}=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {A_{S}}{A_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}trong đó: A S {\displaystyle {A_{S}}} định nghĩa một bề mặt mà bao quanh toàn bộ nguồn. Bề mặt này có thể ở bất cứ hình dáng này, nhưng nó bắt buộc phải bao quanh toàn bộ nguồn. Trong trường hợp nguồn âm thanh nằm ở một trường tự do trên một bề mặt phản xạ (ví dụ mặt đất), trong không khí ở nhiệt độ môi trường, mức độ công suất âm thanh ở khoảng cách r từ nguồn âm thanh xấp xỉ có liên quan với mức độ áp suất âm thanh bằng công thức[7] L W = L p + 10 log 10 ( 2 π r 2 A 0 ) d B , {\displaystyle L_{W}=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {2\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} ,}trong đó
Trứng minh phương trình này: L W = 1 2 ln ( P P 0 ) = 1 2 ln ( A I A 0 I 0 ) = 1 2 ln ( I I 0 ) + 1 2 ln ( A A 0 ) . {\displaystyle {\begin{aligned}L_{W}&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {P}{P_{0}}}\right)\\&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {AI}{A_{0}I_{0}}}\right)\\&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {I}{I_{0}}}\right)+{\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {A}{A_{0}}}\right)\!.\end{aligned}}}Đối với một sóng cầu tiến, z 0 = p v , {\displaystyle z_{0}={\frac {p}{v}},} A = 4 π r 2 , {\displaystyle A=4\pi r^{2},} (diện tích bề mặt của hình cầu)trong đó z0 là trở kháng âm thanh đặc trưng riêng. Do đó, I = p v = p 2 z 0 , {\displaystyle I=pv={\frac {p^{2}}{z_{0}}},}và từ đó theo định nghĩa I0 = p02/z0, với p0 = 20 μPa là áp suất âm thanh tham chiếu, L W = 1 2 ln ( p 2 p 0 2 ) + 1 2 ln ( 4 π r 2 A 0 ) = ln ( p p 0 ) + 1 2 ln ( 4 π r 2 A 0 ) = L p + 10 log 10 ( 4 π r 2 A 0 ) d B . {\displaystyle {\begin{aligned}L_{W}&={\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {p^{2}}{p_{0}^{2}}}\right)+{\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {4\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\\&=\ln \!\left({\frac {p}{p_{0}}}\right)+{\frac {1}{2}}\ln \!\left({\frac {4\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\\&=L_{p}+10\log _{10}\!\left({\frac {4\pi r^{2}}{A_{0}}}\right)\!~\mathrm {dB} .\end{aligned}}}Công suất âm thanh ước tính trên thực tế không phụ thuộc vào khoảng cách. Áp suất âm thanh được sử dụng trong tính toán có thể bị ảnh hưởng bởi khoảng cách do hiệu ứng nhớt trong sự truyền âm thanh trừ khi điều này được tính đến.
|
