Poʻomanaʻo: Ke Hoʻomaopopo ʻana i nā Kumu Leo: Nā Nīnau Laʻana a me ke Kūkākūkā ʻana
Pendahuluan
He nalu mīkini ke kani e laha ana ma o kahi mea e like me ka ea, ka wai, a i ʻole nā mea paʻa. He mea koʻikoʻi kēia hanana i ke ola o kēlā me kēia lā, mai ke kamaʻilio kanaka a me ka leʻaleʻa i ke mele a hiki i nā noi ʻenehana e like me ka sonar a me ka ultrasound. Ma kēia ʻatikala, e ʻimi mākou i nā manaʻo like ʻole e pili ana i nā kumu kani ma o nā pilikia hoʻohālike e kōkua i ko mākou hoʻomaopopo ʻana.
Manaʻo Kumu o nā Kumu Leo
Ma mua o ko kākou luʻu ʻana i loko o nā pilikia hoʻohālike, e nānā pōkole kākou i ke kumumanaʻo kumu o nā kumu kani. Hoʻopuka ʻia ke kani e ka haʻalulu o kahi mea, a aia kekahi mau ʻano koʻikoʻi e hoʻomaopopo ai:
1. Alapine (Frequency): ʻO ka helu o nā haʻalulu i hana ʻia e kahi kumu leo i kēlā me kēia kekona, i ana ʻia ma Hertz (Hz). Hoʻoholo ke alapine (Frequency) i ka pitch o ke kani.
2. Amplitude: Ka nui o nā haʻalulu mai kahi kumu kani. Pili pono ka amplitude i ka leo nui a i ʻole ka palupalu o ke kani.
3. Ka wikiwiki o ke kani: ʻOkoʻa ka wikiwiki o ke kani ma muli o ke ʻano o ka mea waena. No ka laʻana, ʻoi aku ka wikiwiki o ka hele ʻana o ke kani i ka wai ma mua o ka lewa.
4. Ka lōʻihi o ka nalu: Ka mamao ma waena o ʻelua mau piko o kahi nalu kani.
Laʻana o nā Nīnau Kumu Leo
E kūkākūkā kākou i kekahi mau nīnau hoʻohālike e hoʻomaopopo maikaʻi ai i ke kumumanaʻo o nā kumu kani.
Nīnau 1: Nā Kumu Leo a me ka Alapine (frequency)
Hoʻopuka kahi ʻō hoʻonohonoho i kahi kani me ka alapine (frequency) o 440 Hz. Inā he 340 m/s ka wikiwiki o ke kani i ka lewa, he aha ka nalu o ke kani i hoʻopuka ʻia e ka ʻō hoʻonohonoho?
Kūkākūkā:
Hiki ke helu ʻia ka lōʻihi o ka nalu me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano hana:
\[ \lambda = \frac{v}{f} \]
ʻO kahi ʻo \( \lambda \) ka nalu, ʻo \( v \) ka wikiwiki o ke kani, a ʻo \( f \) ke alapine (frequency).
E hoʻokomo i nā waiwai i loaʻa iā mākou:
\[ \lambda = \frac{340 \, \text{m/s}}{440 \, \text{Hz}} = 0.7727 \, \text{m} \]
No laila, ʻo ka nalu o ke kani i hana ʻia he 0.7727 mika.
Nīnau 2: Ka Amplitude a me ka Intensity o ke kani
Hoʻopuka nā kumu kani like ʻelua i ʻelua mau nalu me nā amplitudes o 2 mau ʻāpana pākahi. Inā hui pū ʻia kēia mau nalu ʻelua, he aha ka amplitude kiʻekiʻe loa e hiki ke hana ʻia?
Kūkākūkā:
Ke hui pū ʻia nā nalu ʻelua me ka amplitude like a me ka pae like, ʻo ka amplitude kiʻekiʻe loa ka huina o ko lākou mau amplitudes. No laila:
ʻO ka amplitude kiʻekiʻe loa = 2 + 2 = 4 mau ʻāpana.
Nīnau 3: Hopena Doppler
Ke hoʻokokoke aku nei kahi kaʻa kaʻa e neʻe ana ma 30 m/s i kahi mea hele wāwae e kū ana. Inā he 700 Hz ke alapine o kāna siren a he 340 m/s ka wikiwiki o ke kani i ka lewa, he aha ke alapine o ka mea hele wāwae e lohe ai?
Kūkākūkā:
E hoʻohana i ke ʻano hana hopena Doppler no kahi kumu e hoʻokokoke ana i kahi mea hoʻolohe:
\[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v – v_s} \ʻākau) \]
Maanei, ʻo \( f' \) ke alapine (frequency) i ʻike ʻia, ʻo \( v \) ka wikiwiki o ke kani i ka lewa, ʻo \( v_o \) ka wikiwiki o ka mea hoʻolohe (0 m/s no ka mea ua kū ka mea hele wāwae), a ʻo \( v_s \) ka wikiwiki o ke kumu (ka ambulance).
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340 \, \text{m/s} + 0 \, \text{m/s}}{340 \, \text{m/s} – 30 \, \text{m/s}} \right) \]
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340}{310} \right) \]
\[ f' = 768.39 \, \text{Hz} \]
No laila, ʻo ke alapine (frequency) i lohe ʻia e ka mea hele wāwae ma kahi o 768.39 Hz.
Nīnau 4: Resonance
He 0.85 mika ka lōʻihi o kahi ʻōmole leo hāmama. Inā he 340 m/s ka wikiwiki o ke kani i ka lewa, he aha ke alapine kumu o kēia leo leo?
Kūkākūkā:
No kahi paipu hāmama, hiki ke helu ʻia ke alapine kumu me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano:
\[ f = \frac{v}{2L} \]
Ma kahi o \( L \) ka lōʻihi o ka paipu.
\[ f = \frac{340 \, \text{m/s}}{2 \times 0.85 \, \text{m}} \]
\[ f = 200 \, \text{Hz} \]
No laila, ʻo ke alapine (frequency) kumu o ka ʻōmole resonance he 200 Hz.
Ka hopena
He mea nui ka hoʻomaopopo ʻana i nā kumu kani a me nā hanana pili e like me ke alapine (frequency), ka amplitude, ka wikiwiki (velocity), a me ka hopena Doppler i ka physics o ke kani. Hōʻike nā pilikia hoʻohālike ma luna pehea e hoʻopili ʻia ai kēia mau manaʻo i nā kūlana like ʻole. Ma ke aʻo ʻana a me ka hoʻomaʻamaʻa ʻana i kēia mau pilikia, hiki iā mākou ke hoʻoikaika i ko mākou ʻike i ke ʻano o ka hana ʻana o ke kani a puni mākou. E hoʻomau i ka hoʻomaʻamaʻa ʻana a me ka ʻimi ʻana i nā kumuwaiwai like ʻole e hoʻoikaika i kou ʻike i ke kani.
