Máy tính bước sóng
Một sóng âm trong không khí dài bao nhiêu, tính theo cả hai chiều, ở nhiệt độ thực tế của không khí.
Bước sóng
3,432 m
- Nửa bước sóng
- 1,716 m
- Một phần tư bước sóng
- 0,858 m
- Một chu kỳ kéo dài
- 10,000 ms
- Tốc độ âm thanh được dùng
- 343,2 m/s
Nguồn gốc của thông tin này
- Quy tắc
- λ = c ÷ f, với c = √(γRT ÷ M) cho không khí khô — γ 1.4, R 8.314462618 J·mol⁻¹·K⁻¹, M 0.02896546 kg·mol⁻¹
- Nguồn
- Lưu ý
- Không khí khô, đứng yên. Ở nhiệt độ phòng, độ ẩm làm tốc độ tăng chưa đến nửa phần trăm, nhỏ hơn độ chính xác của phép đo mà kết quả này thường được đem ra đối chiếu.
Âm thanh có độ dài chứ không chỉ có cao độ, và nó dài hơn gần như ai cũng nghĩ: dây trầm nhất của đàn bass dài hơn tám mét từ đỉnh sóng này đến đỉnh sóng kế tiếp. Biết con số này cho bạn biết một căn phòng có xử lý âm học được không, một micro sẽ bị triệt tiêu ở đâu và vì sao âm trầm là phần khó trị.
Cách hoạt động
Sóng đi được một bước sóng trong một chu kỳ, nên bước sóng bằng tốc độ chia cho tần số, và tần số bằng tốc độ chia cho bước sóng. Biết đầu này thì ra đầu kia.
Tốc độ âm thanh không phải là hằng số. Nó tăng theo nhiệt độ khoảng 0,6 mét mỗi giây cho mỗi độ, nên cùng một nốt dài hơn vài xăng-ti-mét trong một căn phòng ấm so với một căn phòng lạnh. Ở đây nó được tính từ hệ thức của khí lý tưởng thay vì đọc từ bảng, đó là lý do nhiệt độ là một trường nhập và tốc độ được dùng xuất hiện bên cạnh kết quả.
Nửa bước sóng và một phần tư bước sóng được đưa ra vì đó là những giá trị được dùng đến. Một căn phòng cộng hưởng khi nửa bước sóng vừa khít giữa hai bức tường song song, và một vật liệu tiêu âm xốp hoạt động ở tần số có một phần tư bước sóng xấp xỉ bằng độ dày của nó, đó là phép tính đứng sau việc một bass trap có kích thước như nó vốn có.
Ví dụ
| Trường hợp | Dữ liệu nhập | Kết quả |
|---|---|---|
| Một âm trầm trong phòng ấm | 100 Hz, 20 °C | 3.432 m |
Câu hỏi thường gặp
Vì sao nhiệt độ lại quan trọng?
Vì âm thanh truyền qua không khí, và không khí ấm thì loãng hơn: tốc độ tăng từ 331 mét mỗi giây ở điểm đóng băng lên 343 ở hai mươi độ. Đó là chưa đến bốn phần trăm, và trên một bước sóng ba mét thì là hơn một gang tay: đủ để quan trọng khi bạn quyết định đặt tấm xử lý âm trên tường ở đâu, và đủ để một trang in sẵn 343 mà không hỏi sẽ âm thầm sai khi ở ngoài trời.
Độ ẩm có làm thay đổi kết quả không?
Có một chút, và nó được cố ý bỏ qua. Không khí ẩm truyền âm nhanh hơn không khí khô một chút — chưa đến nửa phần trăm trong một căn phòng bình thường — mức đó còn nhỏ hơn độ chính xác của chiếc thước dây mà người ta dùng để đối chiếu kết quả. Yêu cầu một số đo độ ẩm để dịch một con số đi một xăng-ti-mét chỉ là chính xác vì chính xác.
Điều này có đúng với ánh sáng hay sóng radio không?
Hệ thức thì đúng, tốc độ thì không. Ánh sáng và sóng radio truyền với tốc độ 299.792.458 mét mỗi giây trong chân không, nhanh hơn âm thanh gần chín trăm nghìn lần, nên bước sóng radio tính bằng mét ứng với tần số tính bằng megahéc. Công cụ này dành cho âm thanh trong không khí, và nói rõ như vậy thay vì đưa ra một danh sách môi trường truyền khiến việc chọn sai trở nên dễ dàng.
Vì sao phòng của tôi cộng hưởng ở những tần số đó?
Một cặp tường song song cộng hưởng ở tần số có nửa bước sóng vừa khít giữa chúng, và lặp lại ở mọi bội số của tần số đó. Vì vậy một căn phòng rộng bốn mét có mode trục đầu tiên ở khoảng 43 Hz, rồi 86 và 129. Hãy nhập khoảng cách đó ở đây làm bước sóng và chia đôi tần số nhận được để tìm mode đầu tiên.
Cần biết
- Tốc độ âm thanh được tính chứ không tra bảng: từ tỷ số nhiệt dung riêng của không khí khô, hằng số khí mol và khối lượng mol của không khí. Cách kiểm chứng là cùng hệ thức đó cho ra 331,3 mét mỗi giây ở 0 °C và 343,2 ở 20 °C — hai con số mà các sách giáo khoa âm học in ra — mà không con số nào được viết sẵn trong mã.
- Mô hình ở đây là không khí khô đứng yên. Độ ẩm, độ cao và gió đều làm tốc độ thay đổi đôi chút và không yếu tố nào được hỏi đến, vì mỗi yếu tố sẽ đòi một phép đo bạn không có để làm kết quả thay đổi ít hơn mức bạn đo được.
- Khoảng nhiệt độ được cung cấp dừng ở −60 và 60 °C. Phép tính chẳng bận tâm nếu vượt ra ngoài; một kết quả cho không khí ở 200 °C sẽ là một bài tập vật lý chứ không phải một phép đo mà ai đó đang thực hiện.