Հնչյունային ալիքի օրինակելի հարցեր

Հնչյունային ալիքի օրինակելի հարցեր. հասկացության և դրա կիրառման ըմբռնում

Ձայնային ալիքները ֆիզիկական երևույթ են, որին մենք բախվում ենք ամեն օր: Առանց ձայնային ալիքների մենք չէինք կարողանա հեշտությամբ լսել կամ շփվել: Այս հոդվածը կքննարկի ձայնային ալիքների հիմնական հասկացությունը և կներկայացնի օրինակելի խնդիրներ՝ այս թեմայի վերաբերյալ ձեր ըմբռնումը խորացնելու համար:

Ձայնային ալիքների հիմնական հասկացությունը

Ձայնային ալիքները մեխանիկական ալիքներ են, որոնք տարածվում են միջավայրում (միջանկյալ նյութում), ինչպիսիք են օդը, ջուրը կամ պինդ մարմինները: Այս ալիքները առաջանում են աղբյուրի տատանումներից, ինչպիսիք են երաժշտական ​​գործիքի ձայնը կամ մարդկային զրույցը: Ձայնային ալիքները տարածվելու համար պահանջում են միջավայր, այդ իսկ պատճառով ձայնը չի կարող լսվել վակուումում:

Ձայնային ալիքների որոշ բնութագրեր, որոնք կարևոր է հասկանալ, ներառում են.

1. Հաճախականություն (f): Մեկ վայրկյանում տեղի ունեցող տատանումների քանակը: Ձայնային ալիքների հաճախականությունը չափվում է հերցերով (Հց):

2. Ալիքի երկարություն (λ): Մեկ ալիքային պարբերության ընթացքում երկու համարժեք կետերի միջև հեռավորությունը, օրինակ՝ մեկ գագաթից մյուսը: Ալիքի երկարությունը սովորաբար չափվում է մետրերով (մ):

3. Արագություն (v): Արագություն, որով ձայնային ալիքները տարածվում են միջավայրում: Այս արագությունը կախված է միջավայրի հատկություններից, ինչպիսիք են խտությունը և ջերմաստիճանը:

4. Ամպլիտուդ. Միջավայրի տեղաշարժի չափը իր հավասարակշռության դիրքից ալիքների պատճառով: Ամպլիտուդը որոշում է ձայնի ուժգնությունը:

5. Պարբերություն (T): Մեկ լրիվ ալիքի միջավայրով անցնելու համար անհրաժեշտ ժամանակը: Պարբերությունը հաճախականության հակադարձն է (T = 1/f):

Հնչյունային ալիքի օրինակելի հարցեր

Ստորև բերված են ձայնային ալիքային խնդիրների մի քանի օրինակներ, որոնք կարող են օգնել հասկանալ վերը նշված հասկացությունների կիրառումը։

Օրինակ՝ հարց 1. Ձայնի արագության հաշվարկ

Հարց՝
Ուսանողը պարզ փորձ է անցկացնում բաց դաշտում՝ ձայնի արագությունը չափելու համար։ Նա կանգնած է 340 մետր հեռավորության վրա իր ընկերոջից, որը թմբուկ է խփում։ Եթե ուսանողը թմբուկի ձայնը լսում է դրա հարվածը տեսնելուց 1 վայրկյան անց, որքա՞ն է ձայնի արագությունը օդում այս պայմաններում։

Լուծում.
Ձայնի արագությունը (v) կարելի է հաշվարկել հետևյալ բանաձևով.
\[ v = \frac{d}{t} \]
Որտեղ՝
– \(d \)-ն հեռավորությունն է, որը 340 մետր է։
– \(t \)-ն ժամանակն է, այսինքն՝ 1 վայրկյան

Այս արժեքները փոխարինելով՝ մենք ստանում ենք՝
v = 340, մետր (1), վայրկյան (վայրկյան) = 340, մ/վրկ (մ/վ)]

Այսպիսով, այդ պայմաններում օդում ձայնի արագությունը 340 մ/վ է։

Օրինակ հարց 2. Ձայնային ալիքների հաճախականության որոշում

Հարց՝
Ձայնի աղբյուրը ունի 2 մետր ալիքի երկարություն և օդում տարածվում է 340 մ/վ արագությամբ։ Որքա՞ն է ձայնի հաճախականությունը։

Լուծում.
Հաճախականությունը (f) կարող է հաշվարկվել հետևյալ հարաբերակցությամբ՝
v = f անգամ լամբդա
Լուծելով \(f \) հավասարումը.
\[ f = \frac{v}{\lambda} \]

Հայտնի է.
– \( v = 340 \, \text{մ/վ} \)
– \( \lambda = 2 \, \text{m} \)

Այս արժեքները փոխարինելով՝ մենք ստանում ենք՝
f = 340 մ/վրկ (մ/վրկ) x 2 մ = 170 Հց)

Այսպիսով, ձայնի հաճախականությունը 170 Հց է։

Օրինակ հարց 3. Ձայնի ամպլիտուդի հաշվարկ

Հարց՝
Եթե ​​ձայնային ալիքի առավելագույն ճնշումը 0,5 Պա է և առաջացնում է մոտ 100 դԲ ձայնի մակարդակ, որքա՞ն է ալիքի տեղաշարժերի գնահատված ամպլիտուդը օդային միջավայրում, ենթադրելով, որ օդի խտությունը 1,2 կգ/մ³ է, իսկ ձայնի արագությունը՝ 340 մ/վրկ։

Լուծում.
Ձայնային ալիքի ամպլիտուդը (A) կարելի է գնահատել առավելագույն ճնշման (Pmax) միջոցով՝ օգտագործելով հետևյալ բանաձևը.
P_{\max} = \rho \cdot v \cdot \omega \cdot A \]
Որտեղ (օմեգա)-ն անկյունային արագությունն է, որը կապված է հաճախականության հետ և հաշվարկվում է որպես (օմեգա = 2π/cdt f):

Սակայն, եթե առավելագույն ճնշումը և ձայնի մակարդակը հայտնի են, ավելի մանրամասն քննարկումը սովորաբար պահանջում է հետագա հաշվարկներ և ձայնի դեցիբելներով ճնշման սանդղակի փոխակերպում: Հիմնական ուսուցման նպատակներով ամպլիտուդի հաշվարկման այս մոտեցումն ավելի համապատասխան է լաբորատոր/դաշտային փորձերի կոնկրետ համատեքստին:

Եզրակացություն

Ձայնային ալիքները ալիքների ամենահեշտ օրինակներից մեկն են առօրյա կյանքում դիտարկելու և հասկանալու համար: Հասկանալով հիմնական բնութագրերը, ինչպիսիք են արագությունը, հաճախականությունը և ալիքի երկարությունը, մենք կարող ենք լուծել այս երևույթին վերաբերող տարբեր խնդիրներ:

Հնչյունային ալիքների հասկացությունների կիրառումը չի սահմանափակվում միայն դպրոցներում ֆիզիկայի կրթությամբ, այլև ազդում է տարբեր ժամանակակից տեխնոլոգիաների վրա, ներառյալ երաժշտական ​​գործիքների, հեռահաղորդակցության սարքերի և ռադարային համակարգերի նախագծումը: Վերը քննարկված օրինակների մանրակրկիտ ըմբռնման միջոցով հույս կա, որ ձայնային ալիքների մասին գիտելիքները կարող են կիրառվել ավելի արդյունավետ և ստեղծագործաբար:

Բավարար պրակտիկայի և ամուր ըմբռնման դեպքում յուրաքանչյուրը կարող է տիրապետել ձայնային ալիքների հասկացությանը և կիրառել այն առօրյա կյանքում և ֆիզիկայի ըմբռնում պահանջող տարբեր կարիերայի ոլորտներում։