Trả lời nhanh
Ta nghe thấy tiếng vang khi âm phản xạ đến tai ta sau âm phát ra (âm trực tiếp) một khoảng thời gian ít nhất 1/15 giây. Khi đó tai phân biệt được hai âm riêng rẽ. Nếu âm phản xạ đến cùng lúc hoặc chậm hơn chưa đến 1/15 giây thì hai âm chồng lên nhau, ta chỉ nghe âm to hơn chứ không nghe vang.
Hiểu đúng: “sau” chứ không phải “trước”
Đề bài thường được viết dưới dạng điền khuyết: “Ta có thể nghe thấy tiếng vang khi âm phản xạ đến tai ta … âm phát ra”. Từ cần điền là “sau”, kèm điều kiện thời gian trễ ≥ 1/15 giây.
Vì sao không thể là “trước”? Âm phát ra từ nguồn đi thẳng đến tai, còn âm phản xạ phải đi tới vật chắn rồi quay lại, tức là đi quãng đường dài hơn. Cùng vận tốc mà đường đi dài hơn thì đến chậm hơn. Vì vậy âm phản xạ không bao giờ đến trước âm phát ra.
Vì sao cần chậm ít nhất 1/15 giây?
Tai người có “độ lưu âm”: một âm vừa kết thúc vẫn còn lưu lại trong cảm giác khoảng 1/15 giây. Nếu âm phản xạ đến trong khoảng đó, nó nhập với âm trực tiếp. Chỉ khi đến muộn hơn, ta mới nghe thành hai âm tách biệt, âm thứ hai chính là tiếng vang.
| Trường hợp | Thời gian trễ | Kết quả nghe được |
|---|---|---|
| Âm phản xạ đến sát âm trực tiếp | nhỏ hơn 1/15 s | Âm to hơn, nghe “vang” trong phòng, không có tiếng vang riêng |
| Âm phản xạ đến muộn rõ rệt | từ 1/15 s trở lên | Nghe riêng tiếng vang |
Khoảng cách tối thiểu đến vật phản xạ
Trong không khí, vận tốc âm khoảng 340 m/s. Trong 1/15 s âm đi được: 340 × 1/15 ≈ 22,7 m. Quãng này là đoạn đi thêm (đi và về), nên khoảng cách từ nguồn đến vật chắn tối thiểu là:
dmin = (v × t) : 2 = (340 × 1/15) : 2 ≈ 11,3 m.
Vì vậy trong phòng nhỏ (vài mét) ta không nghe được tiếng vang, còn đứng trước vách núi, bức tường lớn cách xa hơn 11–12 m thì có thể nghe.
Mẹo nhớ: “Vang là âm đến sau, trễ từ 1/15 giây, tường xa trên 11 mét”.
Điều kiện để phản xạ tốt, nghe vang rõ
- Vật chắn có bề mặt cứng, nhẵn, phẳng (tường bê tông, vách đá, mặt nước lặng) thì phản xạ âm tốt.
- Vật mềm, xốp, bề mặt gồ ghề (rèm, mút, thảm) hấp thụ âm nên phản xạ kém, khó có tiếng vang.
- Âm phản xạ phải đủ lớn để tai nghe được.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm “âm vang trong phòng” với “tiếng vang”: phòng nhỏ làm âm to hơn vì âm phản xạ chồng lên âm trực tiếp, không phải tiếng vang.
- Quên chia 2 khi tính khoảng cách: thời gian t là lúc âm đi và về, nên d = v.t : 2.
- Nhớ thiếu điều kiện thời gian: chỉ nói “âm phản xạ” mà không nói “đến sau ít nhất 1/15 giây”.
Bài luyện tập (có đáp án)
Bài 1. Bạn đứng cách bức tường 17 m và vỗ tay. Biết v = 340 m/s, có nghe được tiếng vang không?
Đáp án: Âm đi và về: 2 × 17 = 34 m, thời gian t = 34 : 340 = 0,1 s. Vì 0,1 s > 1/15 s (≈ 0,067 s) nên có nghe tiếng vang.
Bài 2. Trong căn phòng rộng, bạn đứng cách tường 5 m và nói to. Có nghe được tiếng vang không?
Đáp án: t = (2 × 5) : 340 ≈ 0,029 s < 1/15 s nên không nghe được tiếng vang, chỉ thấy âm to hơn.
Bài 3. Dưới nước âm truyền với vận tốc khoảng 1500 m/s. Khoảng cách tối thiểu từ nguồn đến vật chắn để nghe tiếng vang dưới nước là bao nhiêu (giả sử cùng điều kiện 1/15 s)?
Đáp án: d = (1500 × 1/15) : 2 = 50 m.
Ứng dụng của tiếng vang
Hiện tượng phản xạ âm được dùng trong máy siêu âm đo độ sâu đáy biển, định vị đàn cá, và dơi định hướng bay. Biết thời gian từ lúc phát đến lúc thu âm phản xạ, ta tính khoảng cách bằng d = v.t : 2.
Câu hỏi thường gặp
Tiếng vang là gì?
Tiếng vang là âm phản xạ nghe được riêng biệt, đến tai chậm hơn âm trực tiếp ít nhất 1/15 giây.
Vì sao trong phòng nhỏ không nghe được tiếng vang?
Vì tường gần nên âm phản xạ đến tai trễ chưa đến 1/15 giây, nó nhập với âm trực tiếp làm âm to hơn chứ không tách thành tiếng vang.
Khoảng cách tối thiểu từ người đến vật phản xạ để nghe tiếng vang trong không khí là bao nhiêu?
Khoảng 11,3 m, tính bằng d = (340 × 1/15) : 2, với vận tốc âm trong không khí 340 m/s.
Vật nào phản xạ âm tốt, vật nào phản xạ âm kém?
Vật cứng, nhẵn như tường bê tông, vách đá phản xạ âm tốt. Vật mềm, xốp, gồ ghề như rèm, mút, thảm hấp thụ âm nên phản xạ kém.