Bài Tập Trắc Nghiệm Chuyên Đề: Sóng âm (Vật lý Lớp 11)

Một cái còi được coi như nguồn âm điểm phát ra âm phân bố đều theo mọi hướng. Cách nguồn âm 10 km một người vừa đủ nghe thấy âm. Biết ngưỡng nghe và ngưỡng đau đối với âm đó lần lượt là $10^{-9}{W/m}^2$ và $10{W/m}^2$. Hỏi cách còi bao nhiêu thì tiếng còi bắt đầu gây cảm giác đau cho người đó?

Một nguồn điểm S phát sóng âm đẳng hướng ra không gian với công suất bằng 5 W. Cho điểm M trong không gian cách S một khoảng 70 cm, và điểm N là trung điểm của đoạn SM. Biết vận tốc sóng âm trong không khí là 340 m/s và môi trường không hấp thụ âm. Năng lượng của sóng âm trong vùng không gian giới hạn bởi hai mặt sóng đi qua M và N bằng

Màng loa dao động, nén dãn không khí một cách tuần hoàn và phát ra một sóng dọc truyền trong không khí. Sóng âm cũng có thể được nhìn từ quan điểm áp suất, ở chỗ nén các phần tử không khí ở gần nhau nhất, nên áp suất ở đó cao hơn so với mức bình thường khi chưa có sóng âm đi qua. Còn ở chỗ dãn các phần tử không khí ở xa nhau hơn, nên áp suất ở đó thấp hơn mức bình thường.

Hình 1a, 1b biểu diễn sự truyền sóng âm và đồ thị biểu diễn một sóng âm truyền theo trục $x$ tại một thời điểm đã cho theo quan niệm sóng âm là sóng áp suất (Hình 1b.b) hay là sóng li độ (Hình 1b.c), trong mối liên hệ với các chỗ nén, dãn (Hình 1b.a).

Gọi $\Delta p_m$ là độ biến thiên áp suất lớn nhất (đo bằng Pa) trong sóng và $u_m$ là độ dịch chuyển lớn nhất (biên độ dao động đo bằng m) của phần tử không khí trong sóng thì giữa $\Delta p_m$ và $u_m$ có liên hệ $\Delta p_m=(v\rho \omega )u_m$ (với $\rho$ là khối lượng riêng của không khí đo bằng $kg/{\mathrm{m}}^3$, $v$ là tốc độ truyền sóng đo bằng m/s, $\omega$ là tần số góc của sóng đo bằng rad/s).

Một loa phát ra sóng âm có tần số 1,0 kHz truyền theo trục $x$ trong không khí với tốc độ $v=340m/s$, khối lượng riêng của không khí bằng $\rho =1,21kg/{\mathrm{m}}^3$. Độ thay đổi áp suất lớn nhất $\Delta p_m$ của sóng âm do loa này phát ra bằng 28 Pa, bằng độ biến thiên áp suất lớn nhất tai người có thể chịu được.

Năm 1923, một kho vũ khí của Hà Lan bị nổ. Những người trong phạm vi 100 km - 160 km quanh đó không nghe thấy gì nhưng những người cách xa 1300 km lại nghe được âm thanh của vụ nổ đó. Hiện tượng này cũng xảy ra trên sa mạc trong phạm vi 20-30 m có người hô hoán rất to nhưng bạn hầu như không nghe thấy. Xét tính đúng sai của các phát biểu sau: