Trang chủ / Âm thanh học / Inverse Square Law – Luật bình phương nghịch đảo

Inverse Square Law – Luật bình phương nghịch đảo

Chắc hẳn ai trong số chúng ta đều 1 lần cầm chai sơn để xịt hoặc đùa giỡn. Nhưng các bạn có khi nào để ý tại sao khi chúng ta xịt ở khoảng cách càng xa thì diện tích phủ sẽ càng rộng và màu sẽ bị nhạt hơn so với khi chúng ta để gần? Và điều này có qui luật nào để chúng ta tính toán không? Và nó có liên quan gì tới âm thanh không? Hôm nay, ADAM Muzic sẽ chia sẻ với các bạn những lý thuyết này với các bạn.

adammuzic-amthanhhoc
mật độ sơn tỷ lệ nghịch với khoảng cách từ bình xịt đến điểm sơn.

Quan sát qua tấm hình ở trên các bạn sẽ nhận được rằng khi di chuyển vòi xịt ra xa thì số sơn bám lên bề mặt vật thể sẽ giảm lại (ví dụ ở đây là khi chúng ta di chuyển ra xa hay lại gần điều giữ lực tác động lên vòi xịt là như nhau nhé). Khi tăng khoảng cách từ nguồn đến vật thể thì mật độ sẽ giảm đi 1 đơn vị bằng một chia cho bình phương khoảng cách.

Một ví dụ tiếp theo về độ suy giảm của ánh sáng theo quy luật này: trong cùng một điều kiện phát sáng, và cường độ phát sáng của 1 bóng đèn không thay đồi, độ sáng của chủ đề trong phạm vi 4m sẽ giảm đi 1/4 lần so với cường độ ánh sáng gần chủ đề tại khoảng cách 2m. Tương tự như vậy nhìn vào hình bên dưới chúng ta sẽ thấy được cường độ ánh sáng đang giảm dần theo tỉ lệ 1 chia cho bình phương khoảng cách. “

Light-Fall-Off-to-the-Square

 Còn đối với âm thanh khi tần số của âm thanh khi đi xa nguồn phát sẽ bị suy yếu dần đó là nội dung của định luật này. Định luật phát biểu rằng độ lớn của lực tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách đến nguồn sinh ra lực. Khi hai đại lượng tỷ lệ nghịch, một  đại lượng tăng thì đại lượng còn lại sẽ giảm. Trong môi trường không có  bề mặt phản chiếu hoặc ko bị pha trộn từ nguồn âm thanh khác, cứ mỗi lần tăng gấp đôi khoảng cách  từ nguồn âm thanh, cường độ âm thanh sẽ giảm 6dB. Mỗi sự gia tăng tỉ lệ khoảng cách từ nguồn cho ra một mức giảm âm thanh theo tỷ lệ nghịch bình phương của sự gia tăng khoảng cách.
amthanhhoc

Rõ ràng, một trong những âm thanh cách xa nguồn, di chuyền gần hơn hay xa hơn sự thay đổi sẽ tương đối ít. Trong nhà, khi khoảng cách tăng qua một điểm cố định, phản dội từ các bề mặt chung quanh góp phần tạo nên cường độ tổng thể. Vì vậy sự kết hợp giữa âm thanh gốc và âm thanh phản dội cho ra kết quả của sự phản dội cho kết quả của sự giảm cường độ càng ngày càng ít cho mỗi lần nhân đôi khoảng cách

Các bạn có thể tham khảo các phép tính theo bảng tính “tại đây

Và đây là ví dụ cho hiện tượng này: Nếu 1 nguồn âm thanh di chuyển từ 4ft (1ft = 30,38cm) sang 8ft thì mức độ bị giảm là 6dB. Nếu di chuyển 1 lần nữa từ 8ft sang 16ft sẽ giảm thêm 6dB (vậy tồng là 12dB), di chuyển thêm 1 lần nữa từ 16ft sang 32ft thì sẽ giảm 6db (tổng là 18dB) vậy nếu di chuyển từ 32ft sang 64ft các bạn cùng suy nghỉ để đưa ra đáp áp án nhé. 😀

Inverse-Square-Law_NewChart_Final

Để giải quyết vấn đề hao hụt âm thanh này trong giảng đường, hệ thống micro không dây đã được áp dụng vào trong  môi trường học tập để tín hiệu âm thanh phát ra từ các giáo viên được  nhẹ nhàng tự nhiên khắp phòng, để mỗi học sinh có thể nghe tốt hơn và tiếp nhận tín hiệu thông tín tối đa.

Cũng như nhiều nguyên tắc toán học, trong thực tế Luật Inverse square law không phải luôn luôn đúng bởi vì:
1. Rất ít các hệ thống sản xuất ra âm thanh như nhau trong tất cả các hướng. Điều này chắc chắn là đúng đối với các nhạc cụ và giọng nói của con người.
2. Hiệu quả của sự phản xạ, nơi mà sóng âm phản xạ của bề mặt trong quá trình truyền tải tín hiệu.
3. Hiệu quả của sự hấp thụ, nơi mà âm thanh được hấp thụ bởi các vật liệu như gỗ hoặc những người đứng xung quanh.

luchapdan

Lực hấp dẫn phân tán từ tâm của Trái đất (hay bất kì khối lượng nào khác) theo kiểu giống như ánh sáng tỏa ra từ một nguồn sáng. Bạn có thể hình dung trường điện từ tỏa ra từ một nguồn theo kiểu giống như vậy. Hãy hình dung mỗi lực tỏa ra từ nguồn của nó giống như một cái bọt dãn nở mãi mãi. Mối liên hệ nghịch đảo bình phương đúng đối với tất cả những lực này bởi vì chúng đều phân tán đều theo mọi hướng từ tâm điểm nơi chúng sinh ra. Khi bạn càng tiến xa tâm điểm đó, thì tác dụng của những lực này phân tán trên một diện tích lớn hơn nhiều.

Hy vọng những chia sẽ trên đây của ADAM Muzic về định luật “inverse square law”  (bình phường nghịch đảo) sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn các hiện tượng suy giảm tín hiệu theo định luật bình phương nghịch đảo. Để có những phương pháp khắc phục hiện tượng suy giảm này.

Nguồn:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/acoustic/invsqs.html

http://www.classroomhearing.org/acoustics.html

http://www.fs.fed.us/t-d/programs/im/sound_measure/helo_index.shtml

http://www.jiscdigitalmedia.ac.uk/guide/the-physical-principles-of-sound

Science Behind Sound

http://www.jaconline.com.au/jacarandaphysics/jacarandaphysics2/downloads/design-changes/u4-ds3-link-1.pdf

Biên Soạn:

Huy Võ

Giới thiệu Huy Vo

Manager at ADAM Muzic - Sound Engineer - Designer

Xem các bài viết khác

Bit depth là gì?

Bit depth là gì? Bit depth là một thuật ngữ được sử dụng nhiều trong …

Trả lời