Âm thanh trong phích nước từ đâu ra?

Ghé sát tai vào phích nước rỗng, bạn sẽ thấy âm thanh o o như tiếng gió lùa. Phích kín như vậy thì gió ở đâu ra nhỉ. Thực tế, đây chỉ là hiện tượng cộng hưởng âm thanh bình thường, xảy ra với tất cả các dụng cụ chứa mà thôi.

Trước hết, ta hãy tìm hiểu về hiện tượng cộng hưởng âm:

Sóng âm là sự thay đổi mật độ lúc loãng lúc đặc của không khí, được truyền đi từ nguồn âm tới mọi hướng với tốc độ nhất định. Số lần biến đổi loãng - đặc trong một giây gọi là tần số. Khoảng cách giữa hai phần đặc hoặc hai phần loãng kề nhau gọi là bước sóng. Tần số của âm thanh càng cao, hoặc là bước sóng càng ngắn thì âm điệu nghe được càng cao.

Nói chung, âm thanh là do vật dao dộng gây ra. Ví như khi đánh trống, do mặt trống dao động lên xuống nên phát ra âm thanh trong không khí. Những vật thể khác nhau khi dao động sẽ phát ra những âm thanh không cùng tần số.

Nếu có hai vật thể phát ra âm thanh có tần số giống nhau và nằm ở gần nhau, thì khi để cho một vật phát âm, vật kia cũng có thể phát âm theo. Hiện tượng này gọi là cộng hưởng.

Điều thú vị là hầu như không khí (hay cột không khí) trong bất kỳ dụng cụ chứa nào cũng đều có thể cộng hưởng với các vật phát âm. Đưa một vật phát âm tới gần miệng một dụng cụ chứa, nếu tần số hoặc bước sóng của nguồn âm phù hợp với tần số hoặc bước sóng riêng của cột không khí, thì cột không khí sẽ cộng hưởng liền (tức là nó dao động) và làm âm thanh lớn lên rất nhiều.

Theo các nhà nghiên cứu, chỉ cần bước sóng bằng 4 lần, hoặc 3/4, 4/5… độ dài cột không khí, thì sau khi truyền vào dụng cụ chứa, nó sẽ gây ra cộng hưởng. Chiều cao bên trong của phích thường khoảng 30 cm. Từ đó có thể tính được rằng, khi những âm thanh có bước sóng là 120 cm, hoặc 40 cm, 24 cm… truyền vào phích thì đều có thể gây ra cộng hưởng.

Xung quanh chúng ta có đủ mọi loại âm thanh to nhỏ. Chúng có thể đồng thời cộng hưởng với cột không khí trong phích, tạo thành tiếng o o mà khi ghé tai vào ta sẽ nghe thấy. Do cột không khí ngắn, nên bước sóng của những âm thanh được cộng hưởng cũng ngắn. Vì vậy, những âm o o phát ra từ một chai nhỏ sẽ nhọn sắc hơn từ chiếc phích phát ra.

Nếu bình chứa có chỗ hư hỏng khiến cho cột không khí không hoàn chỉnh thì âm thanh cộng hưởng cũng bị thay đổi. Chính vì thế mà người ta thường thông qua việc nghe các tiếng o o để kiểm tra xem phích đựng nước có bị hỏng hay không.