Gotara Fîzîkê li ser Pêlên Deng
Pendahuluan
Pêlên deng diyardeyeke fîzîkî ye ku bi jiyana rojane ve girêdayî ye. Deng dihêle ku mirov bi rêya axaftinê danûstandinê bikin, ji muzîkê kêfê bistînin û di sektora tenduristiyê de teknolojiyên wekî telefon, sonar û cîhazên ultrasonîk bikar bînin. Ji hêla fîzîkî ve, deng pêlek mekanîkî ye ku ji bo belavkirina wê hewceyê navgînek e, berevajî pêlên elektromagnetîk ên wekî ronahiyê, ku dikarin di valahiyek de belav bibin. Têgihîştina pêlên deng tê de ye ka deng çawa çêdibe, çawa belav dibe, faktorên ku bandorê li leza wî dikin, û taybetmendiyên ku bilindahî û hêza dengek diyar dikin. Ev gotar têgehên bingehîn ên pêlên deng, hevkêşeyên girîng, û hin serîlêdanên wan nîqaş dike.
Têgeha bingehîn a pêlên deng
Pêlên deng pêlên mekanîkî yên dirêjahî ne. Ji wan re mekanîkî tê gotin ji ber ku ew hewceyê navgînek (hewa, av, an jî madeyek hişk) in, û ji wan re dirêjahî tê gotin ji ber ku rêça lerizîna perçeyên navgînê bi rêça belavbûna pêlan re paralel e. Dema ku çavkaniyek deng lerize - mînakî, çengelek mîhengkirinê an parzûna axaftvanê - lerizîn dibin sedema zext û qelsbûnê di navgîna derdorê de. Ev şêweya zext û qelsbûnê wekî pêlek deng belav dibe.
Deng çend mîqdarên girîng hene, di nav wan de frekans, dewre, dirêjahiya pêlê û leza. Frekans (f) hejmara lerizînên di saniyeyê de bi hertz (Hz) nîşan dide. Dewre (T) dema yek lerizînê ye, ji ber vê yekê têkiliya jêrîn derbas dibe:
f = 1/T.
Dirêjahiya pêlê (λ) dûrahiya di navbera du pêçandinên li pey hev an du berfirehbûnên li pey hev de ye, lê leza pêlê (v) hevkêşeya pêlê ya giştî têr dike:
v = λf.
Ev hevkêşe nîşan dide ku ji bo navgînek taybetî, leza belavbûnê dikare wekî sabît were hesibandin (di hin mercan de), ji ber vê yekê dirêjahiya pêlê bi rêjeyek berevajî ya frekansê ye.
Leza Deng û Faktorên ku Bandorê lê dikin
Leza deng bi giranî bi taybetmendiyên navgînê ve girêdayî ye. Bi gelemperî, deng di madeyên hişk de zûtirîn, paşê di şilekan de, û di gazan de herî hêdî belav dibe. Ev bi tîrbûn û elastîkbûna navgînê ve girêdayî ye. Madeyên hişk xwedî elastîkbûnek bilind in, ku dihêle lerizîn zûtir werin veguhestin.
Di hewayê de di 0°C de, leza deng nêzîkî 331 m/s ye. Leza deng di hewayê de bi zêdebûna germahiyê zêde dibe, ku pir caran bi formula jêrîn tê texmînkirin:
v ≈ 331 + 0,6T
bi T di °C de. Ev tê vê wateyê ku di 20°C de leza deng bi qasî 331 + 0,6(20) = 343 m/s ye. Faktorên din ên wekî şilbûn jî bandorê li leza dikin ji ber ku ew tîrbûna hewayê diguherînin. Hewaya şiltir li gorî hewaya hişk meyla dike ku leza deng hinekî zêde bike.
Şiddeta Deng û Astên Şiddeta Deng
Şiddeta deng (I) hêza pêlek deng e ku di saniyeyekê de di nav qadeke diyarkirî de derbas dibe, ku bi watt li ser metrekare (W/m²) tê pîvandin. Şiddet diyar dike ka deng çiqas bilind e. Her ku dûrahiya ji çavkaniya deng zêde dibe, şiddet bi gelemperî kêm dibe ji ber ku enerjî li ser qadeke mezintir belav dibe. Ji bo çavkaniyek xalî ku bi rengek yekreng derdixe, şiddet bi rêjeyî berevajî çargoşeya dûriyê ye:
Ez ∝ 1/r².
Di pratîkê de, asta şîddeta deng (β) pir caran bi desîbel (dB) tê bikar anîn ji ber ku guhê mirov bi awayekî logarîtmîk bersivê dide deng. Formula ev e:
β = 10 log(I/I₀)
bi I₀ = 10⁻¹² W/m² wekî şîdeta eşikê ya bihîstina mirovan tê hesibandin. Dengên bi β ya dora 0 dB eşikê bihîstinê ne, lê dengên li jor 120 dB dikarin bibin sedema êş an zirara bihîstinê. Ev pîvan dibe alîkar ku asta dengê hawîrdorê were pîvandin, mînakî li ser rêyên sereke an jî di kargehan de.
Frekans, Bilindahiya Deng, û Timbre
Frekansa pêlên deng bi têgihîştina bilindbûnê ve girêdayî ye. Dengên bi frekansên bilind hene, lê yên bi frekansên nizm hene. Rêzeya bihîstina mirovan bi gelemperî di navbera 20 Hz û 20.000 Hz de ye. Dengên di bin 20 Hz de wekî infrasonîk, lê yên li jor 20 kHz wekî ultrasonîk têne binavkirin.
Ji bilî bilindahiya deng, qalîteya deng, an jî tembr, jî heye ku amûrên muzîkê ji hev cuda dike, hetta yên ku xwedî heman frekansa bingehîn in. Tembr ji hêla pêkhateya harmonîk ve tê bandorkirin, ku pirjimarên frekansa bingehîn in ku ji şêweyên pêlên tevlihev derdikevin. Mînakî, piyanoyek û gîtarek ku nota "A" (440 Hz) lêdixin, hîn jî ji ber harmonîkên cûda dengê wan cuda ye.
Di Pêlên Deng de Fenomên
Hin diyardeyên girîng di pêlên deng de ev in: refleks, şikestin, difraksiyon, destwerdan û rezonans.
1. Vegerandina deng (dengvedan û dengvedan)
Vegerandina deng dema ku pêlên deng li rûyekî hişk dixin çêdibe. Ger dengê vegerandinê piştî dengê orîjînal bi zelalî were bihîstin, jê re dengvedan tê gotin. Ger vegerandin li hev bikevin û deng dirêj bikin, jê re dengvedan tê gotin.
2. Şikestina deng
Şikestina deng dema ku di navgînek de derbas dibe ku germahî an jî tîrbûna wê cuda ye, leza wê diguherîne. Mînakî, di şevê de, hewaya nêzîkî erdê sartir e, ku dihêle deng di hin şert û mercan de dûrtir biçe.
3. Difraksiyon
Difraksiyon, xwarbûna pêlan e dema ku ew di nav valahî an qiraxên astengan re derbas dibin. Deng bi hêsanî difraksiyon dibe ji ber ku dirêjahiya pêlê wê nisbeten dirêj e. Ji ber vê yekê deng hîn jî dikare were bihîstin her çend çavkaniya wî li pişt dîwar an derî be jî.
4. Destwerdan
Destwerdan têkelbûna du pêlan e ku dibe sedema zêdekirin (avaker) an jî lawazkirin (wêranker). Destwerdana deng dikare di teknolojiya betalkirina dengê çalak de bi çêkirina pêlên ji qonaxê dûr were bikar anîn.
5. Rezonans
Rezonans dema ku pergalek bi frekanseke taybetî ku bi frekanseke xwezayî re wekhev an jî nêzîkî wê ye bi tundî dilerize çêdibe. Nimûneyên rezonansa deng amûrên muzîkê yên wekî floyt, gîtar û orgên lûleyan in, ku stûna hewayê deng dide û dengekî bilindtir çêdike.
Serlêdana Pêla Deng
Pêlên deng bi berfirehî di teknolojiyê û zanistê de têne bikar anîn. Di bijîşkiyê de, pêlên ultrasonîk di ultrasonan (ultrasounds) de têne bikar anîn da ku fetus an organên navxweyî bêyî emeliyatê muayene bikin. Di zanista deryayî û deryayî de, sonar refleksa pêlên deng bikar tîne da ku kûrahiya okyanûsê bipîve an jî tiştên binavî tespît bike. Di pîşesaziyê de, ultrasonîk ji bo tespîtkirina şikestinên di materyalan de (ceribandina ne-wêranker) û ji bo paqijkirina tiştên piçûk bi karanîna lerizînên frekans bilind têne bikar anîn.
Di ragihandinê de, mîkrofon pêlên deng vediguherînin sînyalên elektrîkî, di heman demê de axaftvan sînyalên elektrîkî vediguherînin pêlên deng. Di akustîka avakirinê de, zanîna li ser refleks û vegirtina deng ji bo sêwirandina salonên konserê tê bikar anîn da ku kalîteya deng baş were bidestxistin û dengvedana zêde were kêmkirin.
Xelasî
Pêlên deng pêlên mekanîkî yên dirêjahî ne ku ji bo belavbûnê pêdivî bi navgînek heye. Taybetmendiyên deng dikarin bi mîqdarên fîzîkî yên wekî frekans, dirêjahiya pêlê, leza û şîddetê werin ravekirin. Leza deng ji hêla celebê navgîn û germahiyê ve tê bandorkirin, lê têgihîştina bilindbûnê bi şîddet û asta şîddetê di desîbelan de ve girêdayî ye. Diyardeyên wekî refleks, destwerdan, difraksiyon û rezonans lêkolîna pêlên deng dewlemend dikin û piştgiriyê didin serîlêdanên cûrbecûr di teknolojiyê, bijîşkî, pîşesaziyê û ragihandinê de. Bi têgihîştina têgeha pêlên deng, em dikarin cûrbecûr diyardeyên akustîk ên li dora xwe rave bikin û deng bi bandortir û ewletir bikar bînin.
-
Heke hûn bixwazin, ez dikarim avahiyek tevahî ya gotarê (kurte, formulasyona pirsgirêkê, armanc, nirxandina teorîk, nîqaş, encam û bîblîyografya) lê zêde bikim û wê ji bo asta lîse an zanîngehê biguncînim.
