Vận tốc âm thanh là vận tốc lan truyền sóng âm thanh trong một môi trường truyền âm [xét trong hệ quy chiếu mà môi trường truyền âm đứng yên]. Vận tốc này thay đổi tuỳ thuộc vào môi trường truyền âm [ví dụ âm thanh truyền trong nước nhanh hơn trong không khí] và các điều kiện vật lý/hóa học của môi trường này, như nhiệt độ. Trong những môi trường truyền âm dị hướng, Vận tốc âm thanh có độ lớn phụ thuộc vào hướng lan truyền. Trong những môi trường đẳng hướng, độ lớn của Vận tốc âm thanh [tốc độ âm thanh] không thay đổi theo hướng lan truyền.
Trong nhiều lĩnh vực của đời sống, thuật ngữ này thường được dùng để chỉ tốc độ của âm thanh trong không khí [khí quyển Trái Đất]; một môi trường truyền âm thông dụng, đẳng hướng. Ở mực nước biển, tại nhiệt độ 21 °C [70 °F] và với áp suất tiêu chuẩn, tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 343.2 m/s [768 mph hay 1236 km/h]. Nhưng âm thanh không thể truyền trong chân không, vì do các trong chân không có các hạt cấu để truyền trong âm thanh, còn sở dĩ các chất lỏng khí rắn truyền trong âm thanh vì do các hạt cấu trong chúng chuyển động làm dao động âm thanh. Âm thanh có ý nghĩa lớn với con người và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Do tác động của con người làm ô nhiễm tiếng ồn, gây nhiều ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của con người, cho nên con người đã tìm cách chống ô nhiễm tiếng ồn cụ thể như: trồng cây ngay chỗ dân cư vì khi âm thanh đến gặp tán cây sẽ bị phân tán ra theo mỗi hướng, hoặc dùng tấm vải nhung để chống tiếng ồn.
Thiết Bị Đo Âm Thanh HIOKI FT3432
Thiết Bị Đo Âm Thanh Hioki FT3432 mức độ âm thanh đo được sử dụng trong quản lý tiếng ồn bằng cách tạo điều kiện cho việc đo tiếng ồn trong các nhà máy, trường học, gần máy móc, vv, để đảm bảo một môi trường thoải mái hơn. đủ nhỏ để vừa trong túi áo và chỉ nặng 105 g, các biện pháp cụ mức độ âm thanh, độ âm thanh liên tục tương đương, mức độ tiếp xúc với âm thanh, độ ồn tối đa, và C-weighted mức độ âm thanh đỉnh cao.
Tốc độ được xem là một đại lượng quan trọng đặc trưng của âm thanh, đặc biệt có ảnh hưởng lớn đến quá trình thiết lập và lắp đặt các thiết bị âm thanh trong một hệ thống quy mô lớn. Vậy, khái niệm về tốc độ âm thanh là gì? Các ứng dụng của nó như thế nào? Hãy cùng Tech Sound Vietnam khám phá thông tin chi tiết trong bài viết này để có những giải đáp chi tiết.
1. Tốc độ âm thanh là gì?
Tốc độ âm thanh là đại lượng đo lường tốc độ mà sóng âm thanh truyền qua môi trường. Đơn vị thường được sử dụng để đo tốc độ âm thanh là mét trên giây [m/s] hoặc kilomét trên giờ [km/h]. Giá trị cụ thể của tốc độ âm thanh thường phụ thuộc vào loại môi trường mà sóng âm thanh đang truyền qua.
2. Các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ âm thanh
Áp suất không khí, nhiệt độ, độ ẩm, mật độ môi trường và tần số âm thanh đều đóng vai trò quan trọng trong việc ảnh hưởng đến vận tốc truyền của âm thanh trong môi trường truyền âm. Dưới đây là mô tả chi tiết về cách mỗi yếu tố này ảnh hưởng:
- Áp suất không khí: Áp suất không khí làm tăng hay giảm vận tốc âm thanh theo tỉ lệ thuận. Khi áp suất tăng, vận tốc âm thanh cũng tăng theo và ngược lại. Điều này có liên quan đến mật độ của không khí, nơi có áp suất lớn thì mật độ cũng cao, khiến vận tốc âm thanh tăng lên.
- Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ của âm thanh theo tỉ lệ thuận. Khi nhiệt độ giảm, tốc độ âm thanh giảm và khi nhiệt độ tăng, tốc độ âm thanh cũng tăng. Sự linh hoạt của các phân tử không khí tăng khi nhiệt độ cao, giúp âm thanh truyền đi nhanh và xa hơn.
- Độ ẩm: Độ ẩm ảnh hưởng đến tốc độ âm thanh theo tỉ lệ nghịch. Nếu độ ẩm tăng cao, các phân tử nước trong không khí sẽ tạo ra trở ngại, làm giảm tốc độ âm thanh.
- Mật độ môi trường: Mật độ môi trường càng lớn, âm thanh truyền đi nhanh hơn. Chất rắn có tốc độ truyền âm thanh cao nhất, theo sau là chất lỏng và cuối cùng là chất khí.
- Tần số âm thanh: Tần số âm thanh càng cao, tốc độ truyền càng lớn và có khả năng truyền xa hơn. Điều này giúp giải thích tại sao loa phát thanh cao và loa nén có thể truyền âm thanh xa hơn so với loa sub phát âm thanh tần thấp.
Những yếu tố này đồng loạt tác động và tương tác để định hình tốc độ truyền âm thanh trong môi trường truyền âm.
3. Tốc độ âm thanh trong các môi trường
Tốc độ truyền âm thanh thực sự phụ thuộc rất nhiều vào môi trường trong đó nó lan truyền. Dưới đây là một số điểm quan trọng về tốc độ âm thanh trong các môi trường khác nhau:
3.1. Tốc độ âm thanh trong không khí:
- Trong điều kiện tiêu chuẩn, ở môi trường 0°C, tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 331 m/s.
- Nếu nhiệt độ tăng lên, tốc độ âm thanh cũng tăng theo tỉ lệ 0,6 m/s cho mỗi độ C tăng.
- Ví dụ, ở 20°C, tốc độ âm thanh khoảng 343 m/s.
3.2. Tốc độ âm thanh trong chất lỏng:
- Chất lỏng có mật độ cao hơn không khí, vì vậy tốc độ âm thanh trong chất lỏng cao hơn.
- Ví dụ, trong nước ở 25°C, tốc độ âm thanh đạt khoảng 1480 m/s.
- Trong dầu, tốc độ âm thanh có thể dao động từ 1000 đến 2000 m/s.
3.3. Tốc độ âm thanh trong chất rắn:
- Tốc độ âm thanh trong vật liệu rắn là cao nhất do mật độ của chúng rất lớn.
- Tốc độ âm thanh trong kim loại hoặc đá có thể nằm trong khoảng 2000 - 6000 m/s.
- Trong gỗ, tốc độ có thể từ 2000 - 4000 m/s.
- Trong bê tông, tốc độ âm thanh dao động từ 3000 - 4500 m/s.
Những thông số này là quan trọng trong việc hiểu cách âm thanh tương tác và truyền qua các môi trường khác nhau, đồng thời ảnh hưởng đến cách chúng ta thiết kế và sử dụng các thiết bị âm thanh.
4. Tốc độ âm thanh có ảnh hưởng gì tới setup âm thanh?
Tốc độ âm thanh thực sự đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế và cấu hình hệ thống âm thanh, đặc biệt là trong các hệ thống có quy mô lớn. Điều này liên quan chặt chẽ đến hiện tượng gọi là "time alignment" hoặc "điều chỉnh thời gian."
Khi loa được đặt ở các vị trí khác nhau trong không gian âm thanh, âm thanh từ mỗi loa sẽ đến tai người nghe tại các thời điểm khác nhau. Điều này có thể tạo ra hiện tượng pha, làm cho âm thanh trở nên mơ hồ, không rõ ràng, và gây khó chịu khi nghe. Đặc biệt là trong các hệ thống âm thanh có quy mô lớn, nơi mà loa có thể cách xa nhau đáng kể, vấn đề này trở nên nổi bật.
Để giải quyết vấn đề này, cần điều chỉnh thời gian đến tai người nghe sao cho âm thanh từ các loa đến đồng thời. Điều này thường được thực hiện thông qua việc căn chỉnh khoảng cách từ loa đến người nghe và điều chỉnh thời gian trễ của các loa. Việc tính toán chính xác cần dựa trên tốc độ âm thanh trong môi trường lắp đặt.
Tóm lại, việc hiểu và quản lý tốc độ âm thanh là quan trọng để đảm bảo rằng người nghe nhận được trải nghiệm âm thanh tốt nhất, đồng đều và chất lượng, đặc biệt là trong các hệ thống âm thanh lớn và phức tạp.
5. Ứng dụng của tốc độ âm thanh
Tốc độ âm thanh không chỉ là một đặc trưng quan trọng của âm thanh mà còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, mang lại nhiều ứng dụng và giải pháp hữu ích. Dưới đây là một số ứng dụng quan trọng của tốc độ âm thanh:
5.1. Trong Đời Sống Hàng Ngày:
- Xác định Khoảng Cách và Vị Trí: Tốc độ âm thanh được sử dụng để tính toán khoảng cách đến nguồn âm và xác định vị trí của các đối tượng.
- Y tế và Cơ Thể Người: Trong lĩnh vực y tế, tốc độ âm thanh được sử dụng để xác định vị trí của cơ quan trong cơ thể con người, như siêu âm trong hình ảnh y tế.
5.2. Trong Âm Thanh Chuyên Nghiệp:
- Lắp Đặt và Setup Âm Thanh: Tốc độ âm thanh quyết định cách âm thanh truyền đi và làm cách nào nó tương tác với môi trường.
- Thiết Bị Âm Thanh: Trong micro, loa, tai nghe và các thiết bị cảm biến, tốc độ âm thanh quyết định hiệu suất và chất lượng của chúng.
- Xử Lý Tín Hiệu: Chỉnh pha và độ trễ âm là những tính năng quan trọng trong việc điều chỉnh và tối ưu hóa âm thanh, đặc biệt là khi sử dụng nhiều loa ở các vị trí khác nhau.
Tốc độ âm thanh không chỉ là một thông số kỹ thuật, mà còn là một công cụ mạnh mẽ được sử dụng để nghiên cứu, phát triển và giải quyết các vấn đề đa dạng trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống.
Cảm ơn bạn đã chia sẻ thông tin về tốc độ âm thanh và ứng dụng của nó trong lắp đặt và setup âm thanh. Nếu có thêm bất kỳ câu hỏi hoặc nhu cầu tìm hiểu thêm về bất kỳ chủ đề nào khác, đừng ngần ngại đặt câu hỏi. Chúc bạn mọi điều tốt lành và hẹn gặp lại trong những bài viết sắp tới trên Tech Sound Vietnam!
Tốc độ của âm thanh là bao nhiêu km?
Ở mực nước biển, tại nhiệt độ 21 °C [70 °F] và với áp suất tiêu chuẩn, tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng khoảng 343.2 m/s [768 mph hay 1236 km/h].
Tốc độ siêu thanh bao nhiêu km h?
Trong không khí ở điều kiện thường, các tốc độ lớn hơn hoặc bằng Mach 1 [343 m/s hay 1235 km/h với không khí ở mực nước biển tại 20 độ C] là các tốc độ siêu thanh. Tốc độ lớn hơn Mach 5 gọi là cực siêu thanh.
Tốc độ âm thanh trong không khí bao nhiêu km h?
Đối với điều kiện tiêu chuẩn, ở nhiệt độ 25 độ C, vận tốc âm thanh trong không khí vào khoảng 343 m/s [mét trên giây] hoặc 1238 km/h [kilômét trên giờ]. Đặc biệt, vận tốc âm thanh có thể thay đổi tùy thuộc vào độ ẩm, nhiệt độ và áp suất của không khí.
Tốc độ âm thanh bao nhiêu mét dây?
Tốc độ âm thanh trong không khí: Trong điều kiện tiêu chuẩn, ở môi trường 0°C, tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 331 m/s. Nếu nhiệt độ tăng lên, tốc độ âm thanh cũng tăng theo tỉ lệ 0,6 m/s cho mỗi độ C tăng. Ví dụ, ở 20°C, tốc độ âm thanh khoảng 343 m/s.