Hiện tượng cộng hưởng là một khái niệm quan trọng trong vật lý, xảy ra khi một hệ dao động chịu tác động của một ngoại lực tuần hoàn có tần số gần bằng hoặc bằng tần số dao động riêng của hệ. Khi đó, biên độ dao động của hệ tăng lên đáng kể. Tuy nhiên, không phải lúc nào cộng hưởng cũng mang lại lợi ích. Vậy, trong các hiện tượng sau, hiện tượng cộng hưởng nào có lợi?
A. Giọng hát của ca sĩ làm vỡ ly.
B. Đoàn quân hành quân qua cầu.
C. Bệ máy rung lên khi chạy.
D. Không khí dao động trong hộp đàn ghi ta.
Để trả lời câu hỏi này, chúng ta cần xem xét kỹ từng trường hợp:
-
A. Giọng hát của ca sĩ làm vỡ ly: Đây là một ví dụ điển hình về cộng hưởng gây hại. Khi giọng hát của ca sĩ đạt đến tần số dao động riêng của ly, ly sẽ dao động mạnh và có thể vỡ.
-
B. Đoàn quân hành quân qua cầu: Nếu nhịp bước chân của đoàn quân trùng với tần số dao động riêng của cầu, cầu có thể bị rung lắc mạnh, thậm chí gây sập cầu. Đây là một ví dụ nguy hiểm khác về tác hại của cộng hưởng.
-
C. Bệ máy rung lên khi chạy: Sự rung động của bệ máy là do cộng hưởng. Trong trường hợp này, cộng hưởng gây ra tiếng ồn và sự hao mòn của máy móc.
-
D. Không khí dao động trong hộp đàn ghi ta: Khi dây đàn ghi ta rung, nó tạo ra sóng âm. Hộp đàn ghi ta được thiết kế để cộng hưởng với những sóng âm này, khuếch đại âm thanh và tạo ra âm thanh lớn hơn, hay hơn.
Như vậy, trong các lựa chọn trên, chỉ có hiện tượng cộng hưởng trong hộp đàn ghi ta là có lợi.
Vậy đáp án đúng là D. Không khí dao động trong hộp đàn ghi ta.
Giải thích chi tiết hơn về cộng hưởng có lợi trong hộp đàn ghi ta:
Hộp đàn ghi ta được thiết kế đặc biệt để có tần số dao động tự nhiên gần với tần số của các nốt nhạc mà đàn có thể tạo ra. Khi dây đàn rung, nó truyền năng lượng dao động vào hộp đàn. Do hiện tượng cộng hưởng, không khí bên trong hộp đàn bắt đầu dao động mạnh mẽ với cùng tần số với dây đàn, tạo ra âm thanh lớn hơn và phong phú hơn.
Ứng dụng khác của hiện tượng cộng hưởng có lợi:
Ngoài hộp đàn ghi ta, hiện tượng cộng hưởng còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác, ví dụ:
- Trong y học: Cộng hưởng từ (MRI) sử dụng hiện tượng cộng hưởng để tạo ra hình ảnh chi tiết về các cơ quan và mô trong cơ thể.
- Trong kỹ thuật: Cộng hưởng được sử dụng trong các mạch điện để chọn lọc tần số, ví dụ như trong radio và TV.
- Trong âm nhạc: Ngoài đàn ghi ta, nhiều nhạc cụ khác như đàn violin, cello cũng sử dụng cộng hưởng để khuếch đại âm thanh.
Tóm lại, hiện tượng cộng hưởng có thể có cả lợi và hại. Việc hiểu rõ và biết cách tận dụng những lợi ích của cộng hưởng có thể mang lại những ứng dụng to lớn trong nhiều lĩnh vực của đời sống.
