Tần số phách trong dao động và ứng dụng trong nhạc cụ

Dao động hình sin là một dạng dao động phổ biến trong vật lý, được mô tả bởi phương trình $sin(\bar {\omega }t)$ với tần số $\bar {v}=\frac {\bar {\omega }}{2\pi }$. Trong bài viết này, ta sẽ giải thích về tần số phách, một khái niệm quan trọng trong dao động và ứng dụng của nó trong nhạc cụ. Tần số phách là tần số của sự biến đổi cường độ của dao động. Biên độ của dao động bị biến điệu là $2Acos(\frac {1}{2}\Delta \omega t)$, thay đổi chậm hơn theo thời gian. Thừa số này đóng vai trò hình thành bao của sóng tổng hợp trên hình $28-9$, ứng với các phách. Các phách mà ta nghe được là phách về cường độ, mà cường độ lại tỉ lệ với bình phương biên độ, hay tỉ lệ với $[cos(\frac {1}{2}\Delta \omega t)]^{2}$. Khoảng thời gian $\Delta t$ giữa hai cực đại cường độ liên tiếp ứng với hàm cosin nhận giá trị từ $+1$ đến $0$ rồi đến $-1$, cho nên thừa số $(cosin)^{2}$ nhân giá trị từ $+1$ đến $0$ rồi trở lại giá trị $+1$. Như vậy $\frac {1}{2}\Delta \omega \Delta t=\pi $ hay $\Delta t=\frac {2\pi }{\Delta \omega }$ là chu kì phách. Vì tần số phách $V_{b}$ là nghịch đảo của chu kì phách nên ta có: $v_{b}=\frac {1}{\Delta t}=\frac {\Delta \omega }{2\pi }=\frac {\omega _{2}-\omega _{1}}{2\pi }=v_{2}-v_{1}$. Ta đã lấy $\omega _{1}\lt \omega _{2}$ hay $v_{1}\lt v_{2}$ để tìm ra $v_{b}=v_{2}-v_{1}$. Ta muốn làm việc với giá trị dương của tần số phách chứ không quan tâm tới việc $V_{1}$ hay $V_{2}$ lớn hơn. Do đó, đối với các sóng có tần số $V_{1}$ và $V_{2}$, tần số phách được viết như là giá trị tuyệt đối của hiệu tần số: $v_{b}=\vert v_{2}-v_{1}\vert $. Nếu hai tần số gần như bằng nhau, khi đó tần số phách $V_{b}$ là nhỏ và thời gian $\Delta t$ giữa các phách sẽ lớn một cách tương ứng. Nếu hai tần số đúng bằng nhau, khi đó tần số phách bằng không và sẽ không xảy ra hiện tượng phách. Phách được dùng trong các nhạc cụ dây như pianô, ghi ta mỗi khi lên dây đàn. Nếu tần số cơ bản của dây khác với tần số chuẩn như của âm thoa chẳng hạn, khi đó ta sẽ nghe thấy tiếng phách khi cả hai cùng phát ra âm thanh. Nếu điều chỉnh sức căng của dây sao cho ta không nghe được một phách nào, khi đó dây có cùng tần số cơ bản như tần số chuẩn. Tóm lại, tần số phách là một khái niệm quan trọng trong dao động và ứng dụng của nó trong nhạc cụ. Việc hiểu rõ tần số phách và cách tính toán của nó sẽ giúp ta có cái nhìn tổng quan hơn về dao động và ứng dụng của nó trong thực tế.