Trả lời nhanh
Hình dưới đây là đồ thị dao động âm của một sóng âm trên màn hình dao động kí. Độ dài mô tả biên độ là đoạn (2): đoạn thẳng từ đỉnh sóng xuống đường ngang cắt giữa đồ thị. Chọn B. Đoạn từ đỉnh xuống đáy dài gấp đôi biên độ. Đoạn nằm ngang đo thời gian của một chu kì hoặc nửa chu kì, không phải biên độ.
Đề bài 13.1 và bốn đoạn trên hình
Bài 13.1, trang 39, sách bài tập Khoa học tự nhiên 7, Chân trời sáng tạo, hỏi: độ dài của đoạn nào mô tả biên độ âm?
- A. (1)
- B. (2)
- C. (3)
- D. (4)
Đáp án: B. Hình dưới đây vẽ lại đồ thị và giữ cách đánh số của đề: đoạn (2) là đoạn từ đỉnh tới đường giữa. Nếu bản in của em đặt số khác, em chọn đoạn có đúng vị trí ấy, rồi đối chiếu với chữ cái A, B, C, D trong đề.
Trục ngang là thời gian. Trục đứng là độ lệch của dao động so với vị trí nghỉ. Đường ngang giữa hình là vị trí cân bằng: lúc tín hiệu đi qua đường này, độ lệch bằng không. Micro thu sóng âm, dao động kí vẽ lại các lần lệch lên và lệch xuống.
Vì sao biên độ là đoạn (2)
Biên độ là độ lệch lớn nhất khỏi vị trí cân bằng. Trên đồ thị, độ lệch lớn nhất nằm ở đỉnh hoặc ở đáy. Đoạn từ đỉnh thẳng xuống đường giữa chính là độ lệch ấy, nên đó là biên độ. Đoạn (2) được vẽ theo phương đứng.
Với sóng đối xứng như hình, đoạn từ đường giữa xuống đáy cũng dài bằng đoạn (2). Sách thường chỉ kẻ một đoạn, từ đỉnh xuống đường giữa, và đánh số (2). Em không cần kẻ cả hai. Một đoạn là đủ để đọc biên độ.
Thử bằng ô kẻ. Giả sử đỉnh cách đường giữa 2 ô. Biên độ tương ứng 2 ô trên màn hình. Đáy cũng cách đường giữa 2 ô. Nếu thước của em đo đoạn (2) dài 2 cm thì biên độ trên hình là 2 cm. Con số centimet là độ dài trên màn hình, tỉ lệ với biên độ của sóng mà micro nhận được, chưa phải đơn vị độ to mà tai nghe.
Vì sao không chọn (1), (3), (4)
Đoạn (1) nằm ngang, nối hai đỉnh liên tiếp. Đó là thời gian của một dao động toàn phần, gọi là chu kì. Tần số bằng một chia cho chu kì. Đoạn này nói sóng lặp lại nhanh hay chậm, không nói sóng lệch mạnh hay yếu.
Đoạn (3) thẳng đứng từ mức đỉnh xuống mức đáy. Nó gồm hai lần biên độ: từ đỉnh về đường giữa, rồi từ đường giữa xuống đáy. Nếu đoạn (2) dài 2 ô thì đoạn (3) dài 4 ô. Gọi đoạn (3) là biên độ sẽ làm biên độ lớn gấp đôi.
Đoạn (4) nằm ngang từ một đỉnh tới đáy kế tiếp. Đó là nửa chu kì. Nó vẫn là khoảng thời gian, ngắn hơn đoạn (1) đúng một nửa, và cũng không phải độ lệch cực đại.
| Đoạn | Hướng | Đo cái gì | Có phải biên độ? |
|---|---|---|---|
| (1) | Ngang, đỉnh tới đỉnh | Một chu kì | Không |
| (2) | Đứng, đỉnh tới đường giữa | Độ lệch cực đại | Có |
| (3) | Đứng, đỉnh tới đáy | Hai lần biên độ | Không |
| (4) | Ngang, đỉnh tới đáy | Nửa chu kì | Không |
Độ to, độ cao và cách sóng đổi trên màn hình
Độ to gắn với biên độ. Biên độ lớn thì âm nghe to hơn khi các điều kiện khác giữ nguyên. Trên cùng một tỉ lệ màn hình, sóng to hơn có đỉnh cao hơn và đáy sâu hơn. Đường giữa không đổi.
Độ cao của âm gắn với tần số. Tần số lớn thì trong cùng một khoảng thời gian có nhiều đỉnh hơn, các đỉnh đứng sát nhau hơn. Âm nghe cao hơn. Kéo giãn theo phương ngang là đổi chu kì, không đổi biên độ.
Hai đại lượng độc lập. Một sóng có thể đỉnh thấp nhưng đỉnh mau: âm nhỏ và cao. Một sóng có thể đỉnh cao nhưng đỉnh thưa: âm to và trầm. Em sửa một nút thì chỉ một chiều của đồ thị đổi.
Hình thứ hai vẽ âm mới có tần số gấp đôi và độ to nhỏ hơn so với âm ban đầu. Cùng một khoảng thời gian, số đỉnh tăng gấp đôi vì chu kì giảm còn một nửa. Chiều cao từ đường giữa lên đỉnh giảm, nên biên độ nhỏ hơn và độ to giảm. Đây chính là cách phác họa bài cùng chủ đề: đếm đỉnh để so tần số, đo đoạn kiểu (2) để so độ to.
Các lỗi khi đọc dao động kí
Lỗi thứ nhất: thấy sóng “cao” thì kết luận âm cao. Trong bài này, cao theo phương đứng là biên độ, liên quan độ to. Cao theo nghĩa giọng ca là tần số, nhìn ở khoảng cách giữa các đỉnh.
Lỗi thứ hai: đo từ đỉnh xuống đáy rồi gọi là biên độ. Đó là đoạn (3). Chia đôi thì mới ra biên độ, hoặc đo từ đường giữa.
Lỗi thứ ba: đổi biên độ mà tưởng tần số đổi. Nếu chỉ kéo đỉnh lên cao, số đỉnh trong một giây vẫn thế. Nút chỉnh độ to không làm các đỉnh xích lại gần nhau.
Lỗi thứ tư: quên đường giữa. Biên độ không đo từ đỉnh xuống mép dưới màn hình. Mép dưới phụ thuộc cách đặt hình. Mốc đúng là đường cắt ngang qua giữa các dao động.
Bài luyện
Bài 1. Trên một đồ thị, đỉnh cách đường giữa 3 ô, đáy cách đường giữa 3 ô. Biên độ là bao nhiêu ô? Đoạn từ đỉnh tới đáy là bao nhiêu ô?
Đáp án: biên độ 3 ô. Đoạn đỉnh tới đáy là 6 ô, gấp đôi biên độ.
Bài 2. Hai sóng vẽ cùng tỉ lệ thời gian. Sóng M có 2 đỉnh trong khung hình, sóng N có 4 đỉnh, hai sóng cùng chiều cao đỉnh. So tần số và độ to.
Đáp án: tần số của N gấp đôi tần số của M. Biên độ bằng nhau nên độ to của hai âm tương đương nhau. N cao hơn M về độ cao của âm.
Bài 3. Một sóng có biên độ bằng nửa sóng ở bài 13.1 và số đỉnh trong cùng thời gian gấp đôi. Đồ thị mới khác đồ thị cũ ở điểm nào?
Đáp án: đoạn kiểu (2) ngắn còn một nửa; đoạn kiểu (1) cũng ngắn còn một nửa vì chu kì giảm một nửa. Độ to nhỏ hơn, độ cao lớn hơn.
Câu hỏi thường gặp
Đoạn nào trên đồ thị dao động âm mô tả biên độ?
Đoạn (2), từ đỉnh sóng tới đường ngang ở giữa. Chọn B.
Đoạn từ đỉnh xuống đáy là gì?
Là hai lần biên độ. Nếu biên độ dài 2 ô thì đoạn này dài 4 ô.
Âm to hơn thì đồ thị đổi thế nào?
Đỉnh cao hơn và đáy sâu hơn so với đường giữa. Khoảng cách giữa các đỉnh không đổi nếu tần số giữ nguyên.
Làm sao biết âm nào cao hơn trên dao động kí?
Âm cao hơn có tần số lớn hơn, nên trong cùng một khoảng thời gian các đỉnh đứng sát nhau hơn.
Đường ngang giữa đồ thị biểu diễn gì?
Vị trí cân bằng, nơi độ lệch của dao động bằng không. Biên độ được đo từ đường này tới đỉnh.