Vì sao tiếng thổi ngang miệng chai đổi cao độ khi mức nước đổi?
Khoa học tự nhiên 7 – phần Vật lý • Khám phá mở rộng
Tiếng thổi ngang miệng một chai có cổ thích hợp có thể đổi cao độ vì mức nước làm thay đổi thể tích khoang khí còn lại. Khí ở cổ và gần miệng dao động, còn khí trong khoang bị nén–giãn như một phần tử đàn hồi. Trong mô hình Helmholtz phù hợp, khoang khí nhỏ hơn thường cho tần số cao hơn nếu các yếu tố khác giữ tương đương. [1]
Một khối khí và một “lò xo” khí
Khí chuyển vào trong cổ làm áp suất khoang tăng; áp suất ấy chống lại chuyển động. Khi khí đi ra, áp suất thay đổi theo chiều còn lại. Quán tính của khối khí và khả năng nén tạo một hệ có tần số riêng.
Hình dung khối lượng nối lò xo giúp nhớ hai vai trò, nhưng bên trong không có một thanh lò xo thật. Cũng không phải mọi phân tử khí cùng bay ra ngoài rồi quay về nguyên hàng như một cục rắn.
Thêm nước đổi phần khí đang đàn hồi
Nước chiếm chỗ trong khoang và làm thể tích khí còn lại giảm. Trong giới hạn mô hình, một thay đổi thể tích nhỏ tạo biến đổi áp suất mạnh hơn ở khoang nhỏ, nên hệ đáp ứng với nhịp cao hơn. [1]
Hình cổ, diện tích miệng và nhiệt độ khí cũng ảnh hưởng. Không thể nhìn mức nước một mình rồi biết nốt của mọi chai khác nhau.
Thổi chai khác gõ ly
Gõ một ly có thể kích thích dao động của thành vật liệu; thổi qua cổ chủ yếu kích thích một chế độ khí trong trường hợp đang xét. Hai thao tác trên vật chứa nước không bắt buộc có cùng xu hướng cao độ.
Mô hình Helmholtz cần bước sóng dài so với kích thước khoang và một cấu trúc phù hợp. Với ống dài, khoang khác dạng hoặc ở các chế độ khác, dao động không nhất thiết được mô tả bằng một khối khí và một lò xo duy nhất. Tên mô hình hữu ích khi ta giữ cả điều kiện áp dụng, không chỉ câu “thêm nước thì âm cao”.
Kết nối với bài học
Đọc thêm: Tần số ảnh hưởng độ cao của âm.
Chương trình Khoa học tự nhiên 7 – phần Vật lý · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.