Վերնագիր՝ Հնչյունային աղբյուրների ըմբռնում. Հարցերի և քննարկման օրինակներ
Պենդահուլուան
Ձայնը մեխանիկական ալիք է, որը տարածվում է օդի, ջրի կամ պինդ մարմինների նման միջավայրում: Այս երևույթը կարևոր է առօրյա կյանքի համար՝ սկսած մարդկային շփումից և երաժշտությունից հաճույք ստանալուց մինչև տեխնոլոգիական կիրառություններ, ինչպիսիք են սոնարը և ուլտրաձայնը: Այս հոդվածում մենք կուսումնասիրենք ձայնային աղբյուրների հետ կապված տարբեր հասկացություններ՝ օրինակելի խնդիրների միջոցով, որոնք կնպաստեն մեր հասկացողությանը:
Հնչյունային աղբյուրների հիմնական հասկացությունը
Մինչև օրինակելի խնդիրների մեջ խորանալը, եկեք համառոտակի վերանայենք ձայնային աղբյուրների հիմնական հասկացությունը: Ձայնը առաջանում է առարկայի տատանումից, և կան մի քանի կարևոր բնութագրեր, որոնք պետք է հասկանալ.
1. Հաճախականություն. Ձայնի աղբյուրի կողմից վայրկյանում առաջացող տատանումների քանակը, չափված Հերցերով (Հց): Հաճախականությունը որոշում է ձայնի բարձրությունը:
2. Ամպլիտուդ. Ձայնի աղբյուրից եկող տատանումների մեծությունը։ Ամպլիտուդը ուղղակիորեն կապված է ձայնի բարձրության կամ մեղմության հետ։
3. Ձայնի արագություն. Ձայնի արագությունը տատանվում է՝ կախված միջավայրից: Օրինակ՝ ձայնը ջրում ավելի արագ է տարածվում, քան օդում:
4. Ալիքի երկարություն. ձայնային ալիքի երկու հաջորդական գագաթների միջև հեռավորությունը։
Հնչյունի աղբյուրի հարցերի օրինակ
Եկեք քննարկենք մի քանի օրինակելի հարցեր՝ ձայնային աղբյուրների հասկացությունն ավելի լավ հասկանալու համար։
Հարց 1. Ձայնի աղբյուրները և հաճախականությունը
Կամերտոնը արձակում է 440 Հց հաճախականությամբ ձայն։ Եթե օդում ձայնի արագությունը 340 մ/վ է, որքա՞ն է կամերտոնի արձակած ձայնի ալիքի երկարությունը։
Քննարկում.
Ալիքի երկարությունը կարելի է հաշվարկել բանաձևով.
\[ \lambda = \frac{v}{f} \]
որտեղ \(lambda\)-ն ալիքի երկարությունն է, \(v)-ն՝ ձայնի արագությունը, իսկ \(f)-ն՝ հաճախականությունը։
Մուտքագրեք մեր ունեցած արժեքները.
\[ \lambda = \frac{340 \, \text{մ/վ}}{440 \, \text{Hz}} = 0.7727 \, \text{մ} \]
Այսպիսով, առաջացած ձայնի ալիքի երկարությունը 0.7727 մետր է։
Հարց 2. Ձայնի ամպլիտուդը և ինտենսիվությունը
Երկու նույնական ձայնային աղբյուրներ առաջացնում են երկու ալիք՝ յուրաքանչյուրը 2 միավոր ամպլիտուդով։ Եթե այս երկու ալիքները միավորվեն, որքա՞ն է հնարավոր առաջացնել առավելագույն ամպլիտուդը։
Քննարկում.
Երբ նույն ամպլիտուդով և նույն փուլով երկու ալիքներ միանում են, արդյունքում ստացված առավելագույն ամպլիտուդը նրանց ամպլիտուդների գումարն է։ Այսպիսով՝
Առավելագույն ամպլիտուդ = 2 + 2 = 4 միավոր։
Հարց 3. Դոպլերի էֆեկտ
30 մ/վ արագությամբ շարժվող շտապօգնության մեքենան մոտենում է կանգնած հետիոտնին։ Եթե նրա սիրենայի հաճախականությունը 700 Հց է, իսկ ձայնի արագությունը՝ 340 մ/վ, ի՞նչ հաճախականությամբ է հետիոտնը լսում։
Քննարկում.
Լսողին մոտեցող աղբյուրի համար օգտագործեք Դոպլերի էֆեկտի բանաձևը.
\[ f' = f (v + v_o}{v – v_s} \right) \]
Այստեղ՝ f'-ն դիտարկվող հաճախականությունն է, v-ն՝ օդում ձայնի արագությունը, v-ն՝ լսողի արագությունը (0 մ/վ, քանի որ հետիոտնը անշարժ է), իսկ v-ն՝ աղբյուրի (շտապօգնության) արագությունը։
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340 \, \text{մ/վ} + 0 \, \text{մ/վ}}{340 \, \text{մ/վ} – 30 \, \text{մ/վ}} \right) \]
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340}{310} \right) \]
\[ f' = 768.39 \, \text{Hz} \]
Այսպիսով, հետիոտնի կողմից լսվող հաճախականությունը մոտ 768.39 Հց է:
Հարց 4. Ռեզոնանս
Բաց ռեզոնանսային խողովակի երկարությունը 0.85 մետր է։ Եթե օդում ձայնի արագությունը 340 մ/վ է, որքա՞ն է այս ռեզոնանսի հիմնական հաճախականությունը։
Քննարկում.
Բաց խողովակի համար հիմնական հաճախականությունը կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով.
\[ f = \frac{v}{2L} \]
որտեղ L-ը խողովակի երկարությունն է։
f = 340 մ/վրկ (2 x 0.85 մ)
\[ f = 200 \, \text{Hz} \]
Այսպիսով, ռեզոնանսային խողովակի հիմնական հաճախականությունը 200 Հց է։
Եզրակացություն
Ձայնի աղբյուրների և դրանց հետ կապված երևույթների, ինչպիսիք են հաճախականությունը, ամպլիտուդը, արագությունը և Դոպլերի էֆեկտը, ըմբռնումը կարևոր է ձայնի ֆիզիկայի մեջ: Վերը նշված օրինակելի խնդիրները ցույց են տալիս, թե ինչպես են այս հասկացությունները կիրառվում տարբեր իրավիճակներում: Այս խնդիրները ուսումնասիրելով և կիրառելով՝ մենք կարող ենք խորացնել մեր պատկերացումները այն մասին, թե ինչպես է ձայնը գործում մեր շուրջը: Շարունակեք կիրառել և ուսումնասիրել տարբեր ռեսուրսներ՝ ձայնի մասին ձեր գիտելիքները ամրապնդելու համար:
