Âm thanh trong phích nước từ đâu ra?

Ghé sát tai vào một chiếc phích nước rỗng, bạn sẽ nghe thấy âm thanh o o như tiếng gió lùa. Phích kín như vậy thì gió từ đâu ra? Thực ra, đây chỉ là hiện tượng cộng hưởng âm thanh bình thường, xảy ra trong nhiều dụng cụ chứa.

Trước hết, hãy tìm hiểu hiện tượng cộng hưởng âm.

Sóng âm là sự thay đổi mật độ lúc loãng, lúc đặc của không khí, truyền từ nguồn âm ra mọi hướng với một 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 âm thanh càng cao, hoặc bước sóng càng ngắn, thì âm điệu nghe được càng cao.

Nói chung, âm thanh sinh ra do vật dao động. Ví dụ khi đánh trống, mặt trống dao động lên xuống nên phát ra âm thanh trong không khí. Những vật thể khác nhau khi dao động sẽ tạo ra âm thanh có tần số khác nhau.

Nếu có hai vật phát ra âm thanh cùng tần số và đặt gần nhau, khi một vật phát âm, vật kia cũng có thể phát âm theo. Hiện tượng đó gọi là cộng hưởng.

Điều thú vị là hầu như không khí, hay cột không khí, trong bất kỳ dụng cụ chứa nào cũng có thể cộng hưởng với vật phát âm. Khi đưa một nguồn âm đến gần miệng 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, cột không khí sẽ cộng hưởng, tức là dao động theo, khiến âm thanh lớn hơn rất nhiều.

Theo các nhà nghiên cứu, chỉ cần bước sóng bằng 4 lần, hoặc bằng 3/4, 4/5… độ dài cột không khí, âm thanh khi truyền vào dụng cụ chứa đều có thể gây 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 120 cm, hoặc 40 cm, 24 cm… truyền vào phích, chúng đều có thể gây ra cộng hưởng.

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

Nếu bình chứa bị hư hỏng khiến cột không khí không còn hoàn chỉnh, âm thanh cộng hưởng cũng sẽ thay đổi. Chính vì thế, người ta thường nghe tiếng o o để kiểm tra xem phích đựng nước có bị hỏng hay không.