Nada bergantung pada frekuensi gelombang bunyi, dan kenyaringan bergantung pada amplitudnya. Kedua-duanya sifat yang berasingan: mengubah satu tidak semestinya mengubah yang lain.
Kemahiran ini muncul dalam spektrum elektromagnet dan bunyi apabila soalan menunjukkan dua surih bunyi pada skrin dan bertanya yang mana lebih tinggi atau lebih kuat, atau meminta frekuensi daripada surih.
Bagaimanakah saya membaca surih?
Mikrofon menukarkan bunyi kepada voltan, dan osiloskop memaparkannya terhadap masa. Paksi mengufuk ialah masa, dan paksi menegak menunjukkan sesaran, atau voltan.
Dua ciri penting. Ketinggian puncak di atas garis tengah ialah amplitud. Masa bagi satu gelombang lengkap, dari satu puncak ke puncak seterusnya, ialah tempoh T, dan frekuensi = 1 ÷ T.
Gelombang yang lebih sempit pada skrin bermakna tempoh lebih pendek dan frekuensi lebih tinggi. Gelombang yang lebih tinggi bermakna amplitud lebih besar dan bunyi lebih kuat.
Contoh berlangkah
Dua surih, A dan B, berkongsi satu skrin dan satu skala masa. (Data contoh rekaan.) Skalanya 1.0 ms setiap kotak dan skrin selebar 10 kotak.
Surih A menunjukkan 2 gelombang lengkap dan puncaknya setinggi 3.0 kotak. Surih B menunjukkan 4 gelombang lengkap dan puncaknya setinggi 1.5 kotak. Bandingkan nada dan kenyaringan.
Langkah 1, masa merentasi skrin: 10 × 1.0 ms = 10 ms.
Langkah 2, tempoh A: 10 ms ÷ 2 = 5.0 ms = 0.0050 s. Frekuensi = 1 ÷ 0.0050 = 200 Hz.
Langkah 3, tempoh B: 10 ms ÷ 4 = 2.5 ms = 0.0025 s. Frekuensi = 1 ÷ 0.0025 = 400 Hz.
Langkah 4, bandingkan: B mempunyai dua kali ganda frekuensi, jadi ia mempunyai nada lebih tinggi. A mempunyai dua kali ganda amplitud (3.0 berbanding 1.5 kotak), jadi A ialah bunyi yang lebih kuat.
Langkah 5, semak: 200 × 0.0050 = 1 dan 400 × 0.0025 = 1, konsisten dengan f × T = 1.
Kesilapan yang perlu diperhatikan
Kesilapan lazim ialah menganggap kuat dan tinggi sebagai perkara yang sama. Seorang pelajar melihat gelombang tinggi dan perlahan pada surih A lalu menulis “A mempunyai nada lebih tinggi kerana ia lebih besar”.
Jawapan yang salah: A mempunyai nada lebih tinggi kerana gelombangnya lebih tinggi.
Ketinggian menunjukkan amplitud, yang berkaitan dengan kenyaringan, bukan nada.
Pembetulannya ialah bertanya dua soalan berasingan: “berapa banyak gelombang muat merentasi skrin?” untuk nada, dan “setinggi mana gelombang?” untuk kenyaringan. Tulis dua jawapan itu pada baris yang berbeza.
Semak diri
1. Satu gelombang lengkap pada surih mengambil masa 0.0020 s. Cari frekuensi.
Lihat jawapan
f = 1 ÷ T = 1 ÷ 0.0020 = 500 Hz.
2. Kelantangan pembesar suara dinaikkan tetapi not kekal sama. Apakah yang berubah pada surih?
Lihat jawapan
Amplitud bertambah, jadi gelombang menjadi lebih tinggi. Frekuensi dan nada kekal sama, jadi bilangan gelombang merentasi skrin tidak berubah.
3. Seekor kelawar memancarkan bunyi pada 50 kHz. Bolehkah manusia mendengarnya? Cari tempoh gelombang itu.
Lihat jawapan
50 kHz = 50 000 Hz, iaitu di atas had atas anggaran pendengaran manusia 20 000 Hz, jadi manusia tidak dapat mendengarnya. T = 1 ÷ 50 000 = 0.000020 s = 2.0 × 10⁻⁵ s (20 mikrosaat).
Ke mana pelajaran ini menuju seterusnya
Sekarang uji kelima-lima pelajaran bersama dalam set latihan spektrum elektromagnet dan bunyi. Untuk mengulang kaji persamaan di sebalik frekuensi dan tempoh, lihat kelakuan gelombang.
Sesetengah pelajar boleh mengira frekuensi tetapi masih keliru ciri mana bermaksud apa. Guru boleh meminta anda melakar kedua-dua surih daripada huraian, iaitu gaya tuisyen Physics dalam talian satu dengan satu.