“Dao động” – Một cụm từ trông có vẻ vừa lạ vừa quen với rất nhiều người nè đúng không? Vậy khi nhắc tới nó thì bạn sẽ nghĩ tới gì đầu tiên? Chắc sẽ là định nghĩa của dao động, dao động điều hòa của con lắc đơn, hay là công thức vô cùng phức tạp của dao động điều hòa phải không nè? Thế thì đến đây nghe ban Lý của Chicken Minds nói cho mọi người một sự thật nhưng rất ít người biết luôn, đó là: DAO ĐỘNG XUẤT HIỆN Ở KHẮP MỌI NƠI XUNG QUANH CHÚNG TA ĐẤY!
Vậy thì ngay bây giờ hãy cùng tụi mình đi tìm hiểu xem dao động xuất hiện ở đâu trong đời sống của chúng ta nhé!
Thực hiện các phép đo
Một phi hành gia đang muốn tiến hành đo khối lượng của bản thân nhưng không biết phải làm sao vì cân không hoạt động chính xác trên trạm vũ trụ.
Một nhà địa chất đang muốn xác định gia tốc trọng trường tại vị trí của bản thân.
Những phép đo tưởng chừng sẽ phức tạp nhưng thực ra có thể giải quyết bằng những cơ hệ không quá phức tạp đâu bằng cách sử dụng dạo động đó!
Ví dụ như nếu bạn đang ở trên vũ trụ, bạn chỉ cần biết khối tâm của con tàu nằm ở đâu, thì bạn có thể thiết lập một hệ thống để đo khối lượng của bạn thông qua chu kì dao động của con lắc lò xo. Hay một người có thể đo gia tốc trọng trường của trái đất thông qua một con lắc vật lí. Việc xác định được gia tốc trọng trường mang yếu tố quyết định trong việc xác định sự phân bố khoáng sản.
Giọng nói của con người
Giọng nói của con người được tạo ra bởi sự dao động của 2 dây thanh trong thanh quản. Hai dây thanh được kích thích dao động bởi dòng khí xuất phát từ phổi đi qua khí quản.
Bonus: Về tần số của âm thanh thì khi một người nói, dòng khí đi ra khỏi thanh môn làm cho dây thanh dao động. Sự dao động của các dây thanh này dẫn tới sự rung của các khối khí xung quanh nó tạo ra âm thanh. Khi dây thanh làm cho các khối khí rung, sự cộng hưởng sẽ làm cho tần số dao động riêng của nó sẽ bằng với tần số dao động riêng của không khí xung quanh. Từ đó làm cho giọng nói xuất ra có cùng tần số với khối khí.
Cộng hưởng
Trước khi vô thì để tụi mình kể cho các bạn ba câu chuyện nhé:
Câu chuyện đầu tiên xảy ra khi Napoleon lãnh đạo quân Pháp đánh chiếm Tây Ban Nha. Đoàn quân của Napoleon phải đi qua một chiếc cầu sắt bắc ngang qua một con sông. Như thường lệ, viên sĩ quan chỉ huy hô vang khẩu lệnh: 1, 2, 3, 4… Các binh sĩ bước đều và giậm chân mạnh theo khẩu lệnh. Khi họ đi đến gần bờ sông bên kia, bỗng nhiên có một tiếng động rất to. Ngay tức khắc, chiếc cầu bị gãy. Tất cả các binh sĩ và sĩ quan đều rơi xuống nước, rất nhiều người đã chết đuối.
Câu chuyện thứ hai xảy ra tại St. Petersburg của nước Nga thời trước, khi một đoàn quân đi qua cây cầu lớn trên con sông chảy qua đó, họ cũng đi đều bước và hiện tượng tương tự đã xảy ra!
Câu chuyện cuối cùng là vào tháng 7 năm 1940, cầu Tacoma Narrow bị tác động bởi cơn gió có tần số đúng bằng tần số tự nhiên của chiếc cầu đã làm chiếc cầu lắc lư mạnh trong nhiều giờ đồng hồ và cuối cùng là chiếc cầu đã bị sập.
Có thể mọi người không tin nhưng cả ba cây cầu trên đều bị sập bởi cùng một nguyên nhân chính: là do sự xuất hiện của cộng hưởng đó!
Tuned Mass Damper
Hàng trăm tòa nhà trên khắp thế giới hiện đang sử dụng một hệ thống có tên gọi là van điều tiết khối lượng (TMD). Một thiết bị cực nặng, còn gọi là quả nặng thứ hai, được gắn vào một tòa nhà để chống lại chuyển động của nó. Một trong những tòa nhà chọc trời cao nhất thế giới, Taipei 101 tại Đài Loan, có một quả cầu thép nặng 730 tấn được cố định bởi cáp thép.
Tòa nhà Comcast Center tại Philadelphia đã ứng dụng công nghệ bồn nước với dung tích hàng ngàn gallon cho công trình. Hệ thống này phản ứng với chuyển động bằng cách di chuyển tới hướng ngược lại. Thế nên khi có động đất hay gió mạnh, tòa nhà xoay sang phải, hệ thống TMD sẽ phản ứng lại bằng cách xoay sang trái, giảm thiểu tối đa các chuyển động.
Đàn guitar
Sóng âm thanh được tạo ra từ vật đang rung nên chính vì thế khi dây đàn guitar rung, nó làm các phân tử không khí xung quanh nó rung. Tần số rung của những phân tử này cũng chính bằng tần số rung của dây đàn guitar.
Phân tử không khí rung đi rung lại tạo nên một làn sóng nén dần di chuyển ra xa nguồn sóng. Tuy nhiên, chỉ một dây guitar rung động không thể tạo ra âm lượng lớn vì diện tích tiếp xúc nhỏ của dây đàn không thể giúp làm rung chuyển nhiều phân tử khí ở môi trường xung quanh, mà chỉ có thể làm nhiễu loạn một lượng không khí rất nhỏ xung quanh nó thôi.
Nhưng nếu sự rung động của một sợi dây guitar không thể tạo ra âm lượng lớn vậy thì tại sao ta có thể nghe được tiếng đàn?
Đáp án cho câu trả lời nằm ở chính thùng đàn guitar. Khi những sợi dây guitar được gắn với một vật lớn hơn, ví dụ như một khoang âm bằng gỗ (thường gọi là thùng đàn), sẽ khiến nhiều khí bị nhiễu loạn hơn. Sợi dây đàn khiến cho khoang âm rung chuyển ở cùng một tần số với nó, tiếp đến khoang âm làm nhiễu loạn những phân tử khí xung quanh. Vì diện tích tiếp xúc của khoang âm lớn, nên khiến nhiều khí rung động hơn. Âm thanh từ đó được khuếch đại, nghe rõ hơn. Và nhờ vậy chúng ta có âm thanh của cây đàn ghi-ta đó.