Piv txwv ntawm Cov Lus Nug Txog Kev Siv Lub Suab Wave
Cov nthwv dej suab yog ib qho tshwm sim uas tshwm sim ntau zaus hauv lub neej txhua hnub. Txij li lub suab ntawm koj lub tswb thaum sawv ntxov mus rau kev sib txuas lus hais lus, suab ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv tib neeg lub neej. Hauv physics, cov nthwv dej suab raug kawm tob tob kom nkag siab txog lawv cov yam ntxwv, tus cwj pwm, thiab kev siv hauv ntau qhov chaw. Tsab xov xwm no yuav tham txog ntau qhov piv txwv ntawm kev siv nthwv dej suab kom nkag siab zoo dua txog cov ncauj lus no.
Nkag Siab Txog Cov Suab Nrov
Ua ntej peb mus rau hauv cov lus nug piv txwv, cia peb rov xyuas seb cov nthwv suab yog dab tsi. Cov nthwv suab yog cov nthwv tshuab uas mus ncig los ntawm cov xov xwm elastic xws li huab cua, dej, lossis cov khoom khov. Suab yog tsim los ntawm kev co ntawm ib yam khoom uas ua rau muaj kev hloov pauv ntawm lub siab hauv cov xov xwm ib puag ncig, thiab qhov kev hloov pauv no nthuav dav ua nthwv dej.
Cov nthwv suab muaj cov yam ntxwv xws li zaus, wavelength, ceev, thiab amplitude. Qhov zaus ntawm lub nthwv suab txiav txim siab seb lub suab siab lossis qis npaum li cas, ntsuas hauv hertz (Hz), thaum qhov amplitude txiav txim siab seb lub suab nrov npaum li cas.
Piv txwv ntawm Cov Lus Nug Txog Kev Siv Lub Suab Wave
Cov lus nug piv txwv hauv qab no yog tsim los sim kev nkag siab txog seb cov ntsiab cai ntawm cov nthwv dej suab siv li cas hauv ntau yam xwm txheej hauv ntiaj teb tiag.
Lo lus nug 1: Doppler Effect rau Ambulance Sirens
Lo lus nug: Ib tug neeg soj ntsuam sawv ntawm ntug kev thaum lub tsheb thauj neeg mob mus txog ntawm 30 m/s. Yog tias qhov ceev ntawm lub suab hauv huab cua yog 340 m/s, thiab qhov zaus tiag tiag ntawm lub tswb ceeb toom yog 1000 Hz, qhov zaus ntawm lub tswb ceeb toom uas tus neeg soj ntsuam hnov thaum lub tsheb thauj neeg mob los txog thiab txav deb ntawm nws yog dab tsi?
Kev Piav Qhia: Lo lus nug no siv lub tswv yim ntawm Doppler effect, uas yog qhov kev hloov pauv ntawm lub zaus ntawm cov suab nrov uas tus neeg saib tau txais vim yog qhov kev txav mus los ntawm qhov chaw suab mus rau tus neeg saib.
Lus teb:
1. Thaum lub tsheb thauj neeg mob mus txog tus neeg saib xyuas:
\[
f' = f \left(\frac{v + v_0}{v – v_s}\right)
\]
qhov twg \(f'\) yog qhov zaus hnov, \(f\) yog qhov zaus ntawm qhov chaw, \(v\) yog qhov ceev ntawm lub suab, \(v_0\) yog qhov ceev ntawm tus neeg soj ntsuam (hauv qhov no 0 vim tias tus neeg soj ntsuam nyob ruaj khov), thiab \(v_s\) yog qhov ceev ntawm qhov chaw (lub tsheb thauj neeg mob).
\[
f' = 1000 \sab laug (\frac{340}{340 – 30}\right) \kwv yees li 1093 Hz
\]
2. Thaum lub tsheb thauj neeg mob tab tom tsav mus:
\[
f' = f \left(\frac{v – v_0}{v + v_s}\right)
\]
\[
f' = 1000 \sab laug (\frac{340}{340 + 30}\sab xis) \kwv yees li 915 Hz
\]
Lo lus nug 2: Resonance hauv lub yeeb nkab qhib
Lo lus nug: Ib lub raj xa suab paj nruag qhib rau ob qho kawg muaj qhov ntev li 85 cm. Yog tias qhov ceev ntawm lub suab hauv huab cua yog 340 m / s, qhov zaus tseem ceeb ntawm lub raj xa suab no yog dab tsi?
Kev Piav Qhia: Hauv ib lub yeeb nkab qhib, qhov resonance tshwm sim thaum lub yeeb nkab ntev yog ntau ntawm ib nrab ntawm qhov wavelength. Rau lub suab tseem ceeb, qhov ntev ntawm lub yeeb nkab yog sib npaug rau ib nrab ntawm qhov wavelength (\(\lambda/2\)).
Lus teb:
1. Qhov ntev \(\lambda\) rau lub suab tseem ceeb (fundamental frequency) yog:
\[
\lambda = 2L = 2 x 0.85 m = 1.7 m
\]
2. Zaus (\(f\)) yog xam siv cov mis:
\[
f = \frac{v}{\lambda} = \frac{340}{1.7} \approx 200 \text{ Hz}
\]
Lo lus nug thib 3: Lub suab nrov thiab cov theem suab nrov
Lo lus nug: Ib lub tshuab tsim ib lub suab nrog lub zog ntawm 0.5 W. Yog tias lub tshuab raug muab tso rau hauv ib chav kaw uas muaj ib sab ntawm 10 m, qib suab nrov ntawm nruab nrab ntawm chav yog dab tsi? Xav tias tag nrho lub zog suab raug tso tawm sib npaug zos rau txhua qhov kev taw qhia.
Kev Piav Qhia: Lub zog suab (\(I\)) yog lub zog ib chav cheeb tsam. Qib zog suab (\(L\)) yog ntsuas hauv decibels (dB).
Lus teb:
1. Xam qhov zog ntawm lub suab:
\[
Kuv = \frac{P}{A} = \frac{0.5}{4\pi r^2}
\]
Hauv nruab nrab ntawm chav, \(r\) yog ib nrab ntawm sab ntawm lub voos xwmfab (5 m):
\[
Kuv = \frac{0.5}{4\pi (5)^2} = \frac{0.5}{314} \approx 0.00159 \text{ W/m}^2
\]
2. Xam qib suab nrov (\(L\)) hauv dB:
\[
L = 10 \log_{10} \left(\frac{I}{I_0}\right)
\]
Qhov twg \(I_0 = 1 \times 10^{-12} \text{ W/m}^2\) yog qhov siv zog siv:
\[
L = 10 \log_{10} \left(\frac{0.00159}{1 \times 10^{-12}}\right) \approx 92.02 \text{ dB}
\]
Xaus
Cov nthwv dej suab ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv ntau qhov chaw, thiab kev nkag siab txog lawv cov kev siv yog qhov tseem ceeb hauv kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis. Los ntawm kev kawm cov piv txwv zoo li qhov saum toj no, peb tuaj yeem nkag siab zoo dua txog kev siv lub tswv yim nthwv dej suab rau cov xwm txheej tiag tiag, xws li Doppler effect, resonance hauv cov twj paj nruag, thiab kev ntsuas lub zog suab.
Ua ib tug tub ntxhais kawm lossis tus kws kho mob hauv daim teb no, kev nkag siab zoo txog cov ntsiab lus yooj yim thiab lawv cov ntawv thov yuav pab txhawb kev daws teeb meem thiab kev tsim kho tshiab txog kev siv tshuab ntsig txog suab thiab acoustics.
