Trong quá trình lái xe, người ta thường hay gặp phải hiện tượng ù tai bất chợt vì mở cửa sổ ô tô. Hiện tượng này là gì, xuất hiện khi nào? Tại sao mở một cửa sổ ô tô lại bị ù tai? Chỉ mở một cửa sổ ô tô khi xe đang chạy là bị ù tai hay mở nhiều cửa sổ sẽ gặp tình trạng trên?
Nội dung chính
Hiện tượng ù tai khi mở duy nhất cửa sổ ô tô đang chạy là gì?
Sự tương tác giữa khối không khí bên trong và luồng không khí xoáy bên ngoài do xe chạy ở tốc độ cao tạo ra cảm giác “rung giật” khó chịu. Nếu chỉ mở một cửa sổ ô tô khi xe đang chạy trên cao tốc có thể gây ra cảm giác rất khó chịu. Cảm giác đó có thể như ù tai (tạm thời) như khi ta nghe thấy tiếng một chiếc Boeing 767 lúc cất cánh ở sân bay. Cũng có thể khó chịu như có ai đó liên tục đập vào chiếc trống đặt ở ghế sau.
Dù cảm giác như gió giật, ù tai, “đầu ong ong” hay chỉ đơn giản là khó chịu, điều này xảy ra khi ai đó mở cửa sổ duy nhất trên xe đang đi ở tốc độ cao, và dừng lại khi cửa sổ thứ hai được mở.
Nguyên nhân của hiện tượng ù tai khi mở cửa sổ ô tô đang chạy?
Nguyên nhân của hiện tượng này được gọi là cộng hưởng Helmholtz, nguyên lý tương tự như khi thổi qua đầu một chai rỗng.
Thông tin thêm: Bộ cộng hưởng Helmholtz là một bình chứa khí (thường là không khí) có một lỗ duy nhất để cho khí đi vào hoặc thoát ra. Nếu không khí đi vào và xung quanh cổ chai bắt đầu rung, nó có thể tạo ra các túi xoáy khí nhỏ tương tác với lỗ bình mở và khiến không khí bên trong bắt đầu nén và xoáy như kiểu lò xo. Từ đó, sẽ tạo ra âm thanh tần số cao (như tiếng vo ve).
Ta có thể tự kiểm tra điều này bằng bất kỳ chai thủy tinh hoặc chai nhựa nào đã mở nắp. Bằng cách thổi qua miệng chai, ta có thể tạo ra một bộ cộng hưởng Helmholtz dẫn đến một tần số âm thanh khác nhau. Điều tương tự cũng xảy ra khi ta lái xe đi trên cao tốc với một cửa sổ đang mở.
Một chiếc ô tô đang chuyển động cũng sẽ tạo ra các dòng xoáy di chuyển qua cửa sổ đang mở khi ở tốc độ cao. Tần số của các dòng xoáy này được quyết định bởi tốc độ của ô tô, kích thước của ô tô và hình dạng ô tô.
Tần số cộng hưởng (f) của bộ cộng hưởng Helmholtz, được xác định bởi thể tích (V) và chiều dài (L) và diện tích (A) của cổ của nó, trong đó S là tốc độ âm thanh trong không khí:
Tại sao trong ô tô lại tiếng “vo ve” to hơn nhiều so với tiếng phát ra từ trong chai?
Đó là bởi vì độ khuếch đại phụ thuộc vào tần số của các xoáy và mức độ chúng khớp với tần số do bộ cộng hưởng Helmholtz tạo ra. Ta cần lưu ý rằng khi thổi qua chai, âm lượng sẽ thay đổi tùy thuộc vào mức độ thổi mạnh hay yếu. Nếu tiếng ồn tạo ra càng lớn, thì các tần số càng gần nhau hơn. Điều tương tự cũng xảy ra trên ô tô.
Tần số do cộng hưởng Helmholtz gây ra phụ thuộc vào thể tích khí bên trong bình chứa của chai. Thể tích không khí càng lớn thì tần số sinh ra càng nhỏ. Ta cũng có thể kiểm tra điều này với một chai cao hoặc thấp, tất cả sẽ tạo ra các tần số khác nhau với sự thay đổi về thể tích.
Do khối lượng không khí trong ô tô lớn hơn nhiều so với một chai rỗng tiêu chuẩn, tần số tạo ra bởi cộng hưởng Helmholtz cũng thấp hơn nhiều.
Quay trở lại với ô tô và giải thích rõ hơn về hiện tượng ù tai
Trong trường hợp với ôtô, cabin chính là “chai thủy tinh”. Sự tương tác giữa khối không khí bên trong và luồng không khí xoáy bên ngoài do xe chạy ở tốc độ cao tạo ra cảm giác “rung giật” khó chịu.
Mức độ “khó chịu” của hiện tượng này phụ thuộc vào hình dạng, kích thước cửa sổ cũng như tốc độ xe đang di chuyển. Những chiếc xe hiện đại thường chịu ảnh hưởng lớn của hiện tượng Cộng hưởng Helmholtz do chúng được cải thiện về mặt khí động học và được bảo vệ chống ồn ngày càng tốt.
Jim Zunich, cựu kỹ sư trưởng toàn cầu về hiệu suất xe của General Motors, giải thích: “Các nhà sản xuất ôtô cải thiện tính khí động học giúp xe êm hơn, nhưng cộng hưởng Helmholtz thì tệ hơn. Nếu có thể giải quyết dễ dàng, chúng tôi đã làm lâu rồi. Nhưng làm vậy sẽ phải đánh đổi kiểu dáng, khí động học và tiếng ồn, nên chúng tôi buộc phải chấp nhận”.
Làm cách nào để không gặp phải hiện tượng ù tai khi mở một cửa sổ ô tô đang chạy?
Có một cách đơn giản để phá giải hiện tượng cộng hưởng Helmholtz trên ô tô: không mở hoặc mở ít nhất hai cửa sổ thay vì chỉ một để giúp luồng không khí di chuyển dễ dàng và cân bằng áp suất trong ngoài.
Hy vọng những điều ở trên sẽ giúp ích cho bạn. Xin cám ơn !
