ĐÀN GHI TA VÀ ĐỘ CAO CỦA ÂM


SGK Vật lý 12 NC – Bài 17 – Trang 90

1. Mục tiêu

Khảo sát về nốt nhạc với độ cao khác nhau của đàn ghita

2. Chuẩn bị lý thuyết

v7 0 đàn ghita

Ta đã biết trong âm nhạc, các nốt nhạc đồ, rê, mi, pha, son, la, si ứng với các âm có độ cao tăng dần. Nếu đưa các tín hiệu âm này vào dao động kí điện tử thì ta thấy âm cao có tần số lớn hơn âm thấp. Vậy âm càng cao thì tần số càng lớn.

Đàn ghita, còn được biết đến dưới cái tên Tây Ban cầm, vốn xuất xứ là một nhạc cụ có cách đây hơn 5000 năm, sau này người Tây Ban Nha mới cải tiến nó thành đàn ghita ngày nay. Đàn ghita thường có 6 dây, tuy nhiên vẫn có những loại đàn ghita có 4, 7, 8, 10 và 12 dây. Đàn ghita được ứng dụng rộng rãi trong các loại nhạc, có thể đệm hát, hòa tấu hoặc chơi độc tấu.

Bộ phận quan trọng nhất của đàn là dây đàn và thùng đàn. Thùng có tác dụng cộng hưởng và khuếch đại âm thanh. Khi ta gảy dây đàn tức là làm cho dây đàn rung động, thùng đàn sẽ cộng hưởng với tần số rung động của dây đàn, làm cho lớp không khí xung quanh thùng đàn dao động cùng với tần số và tai ta nghe được âm thanh. Tùy theo tần số dao động của dây đàn mà tai ta nghe được các âm thanh trầm bổng khác nhau.

3. Thí nghiệm với thiết bị Addestation

Dụng cụ

1 aMixer MGA, 1 cảm biến âm thanh với Bộ khuếch đại, 1 đàn ghita

4. Tiến hành

Bước 1: Mở MGA, kết nối cảm biến âm thanh vào CH 1 của MGA. Khi màn hình “Tự động lựa chọn cảm biến”, chọn “Cảm biến âm thanh” rồi nhấn “Chạy”.

v5 1 lựa chọn thang đo

Bước 2: Đặt ghita lên bàn, đặt cảm biến âm thanh cách dây mỏng nhất khoảng 3 cm.

v7 2 dây đàn ghita v7 3 vị trí cảm biến

II. Thu thập dữ liệu

Bước 3: Nhấn vào nút bt0 trên MGA để bắt đầu thu thập dữ liệu. Gảy dây đàn dầy nhất.

v7 3 vị trí tay gảy đàn

Bước 4: Khi bạn quan sát thấy tín hiệu âm thanh sinh ra bởi đàn ghita trên màn hình, nhấn vào nút bt00 để dừng thu thập dữ liệu.

 

v7 3 đồ thị thu được

 

Bước 5: Nhấn vào biểu tượng bt5 rồi nhấn vào giữa tín hiệu để mở rộng đồ thị. Nhấn vào biểu tượng bt8 rồi nhấn vào điểm đỉnh của sóng. Một dấu ‘+’ sẽ xuất hiện. Tiếp tục nhấn vào điểm đỉnh bên cạnh, một dấu ‘+’ sẽ xuất hiện. Lúc này trên màn hình MGA sẽ xuất hiện 3 giá trị. Ghi lại giá trị “Tần số” vào Bảng 1.

Chú ý: Ta có thể di chuyển dấu ‘+’ đến vị trí chính xác bằng cách sử dụng các phím mũi tên trên MGA.

v7 4 phân tích đồ thịphimmuiten

 

Bước 6: Lặp lại các bước từ bước 3 đến 5, cho dây đàn dày thứ 2 và thứ 3. Ghi lại giá trị tần số vào Bảng 1.

Bước 7: Dùng 1 tay nhấn giữ phím thứ nhất, mục đích của việc này ảnh hưởng đến chiều dài của dây đàn khi gảy nó dao động. Lặp lại bước 3 đến 5 và ghi lại giá trị vào Bảng 1.

v7 7 giữ phím ban đầu

 

Bước 8: Dùng 1 tay nhấn giữ phím cuối cùng. Lặp lại bước 3 đến 5 và ghi lại giá trị vào Bảng 1.

v7 8 giữ phím cuối cùng

 

Bước 9: Vặn chặt thêm một chút dây dày nhất. Lặp lại bước 3 đến 5 rồi ghi giá trị thu được vào Bảng 1.

v7 9 vặn chặt dây

 

Bảng 1

Hành động

Tần số (Hz)

Gảy dây đàn dày nhất  
Gảy dây dày thứ hai  
Gảy dây dày thứ 3  
Nhấn phím thứ nhất và gảy dây đàn  
Nhấn phím cuối cùng và gảy dây đàn  
Vặn dây chặt hơn và gảy dây đàn  

5. Kết luận

Thí nghiệm khá sinh động khi gắn với vật dụng quen thuộc là cây đàn ghita, do đó gây hứng thú cho người làm thí nghiệm.

Các câu hỏi thảo luận:

1. Dựa trên kết quả thí nghiệm trong Bảng 1 rút ra mối liên hệ giữa độ dày của dây và độ cao của âm. Giải thích?

2. Khi ta nhấn cả phím đàn, mục đích gây ảnh hưởng đến độ dài phần dây dao động, từ kết quả thí nghiệm hãy đưa ra kết luận về mối liên hệ giữa độ dài dây và tần số.

3. Rút ra mối liên hệ giữa độ căng của dây và tần số trong thí nghiệm.