Үн толкундары боюнча физика боюнча реферат
Pendahuluan
Үн толкундары – күнүмдүк жашоо менен тыгыз байланышкан физикалык кубулуш. Үн адамдарга баарлашуу аркылуу баарлашууга, музыкадан ырахат алууга жана ал тургай телефондор, сонар жана ультраүн аппараттары сыяктуу технологияларды саламаттыкты сактоодо колдонууга мүмкүндүк берет. Физикалык жактан алганда, үн механикалык толкундар жарык сыяктуу вакуумда тарай турган электромагниттик толкундардан айырмаланып, анын таралышы үчүн чөйрө талап кылынат. Түшүнүү үн толкундары үндүн кантип пайда болорун, үндүн кантип таралаарын, таралуу ылдамдыгына таасир этүүчү факторлорду жана үндүн бийиктигин жана күчүн аныктоочу мүнөздөмөлөрдү камтыйт. Бул макалада талкууланат. толкундардын негизги түшүнүктөрү үндөр, маанилүү теңдемелер жана алардын айрым колдонулуштары.
Негизги түшүнүктөр Үн толкундары
Үн толкундары төмөнкүлөрдү камтыйт механикалык толкундар Узунунан кеткен. Ал механикалык деп аталат, анткени ал чөйрөнү (аба, суу же катуу зат) талап кылат, ал эми узунунан кеткен деп аталат, анткени чөйрөнүн бөлүкчөлөрүнүн термелүү багыты толкундун таралуу багытына параллель. Үн булагы термелгенде — мисалы, камертон же динамик мембранасы — термелүүлөр айланадагы чөйрөдө кысылууну жана сейрек бөлүнүүнү пайда кылат. Бул кысылуунун жана сейрек бөлүнүүнүн схемасы үн толкуну катары тарайт.
Үндүн бир нече маанилүү өлчөмдөрү бар, анын ичинде жыштык, мезгил, толкун узундугу жана ылдамдык. Жыштык (f) герц (Гц) менен секундасына термелүүлөрдүн санын көрсөтөт. Мезгил (T) - бул бир термелүүнүн убактысы, андыктан төмөнкү байланыш колдонулат:
f = 1/T.
Толкун узундугу (λ) - бул эки удаалаш кысуу же эки удаалаш кеңейүүнүн ортосундагы аралык, ал эми толкун ылдамдыгы (v) жалпы толкун теңдемесин канааттандырат:
v = λ f.
Бул теңдеме белгилүү бир чөйрө үчүн таралуу ылдамдыгын туруктуу деп эсептөөгө болорун (белгилүү бир шарттарда), ошондуктан толкун узундугу жыштыкка тескери пропорционалдуу экенин көрсөтөт.
Үндүн ылдамдыгы жана ага таасир этүүчү факторлор
Үндүн ылдамдыгы чөйрөнүн касиеттерине абдан көз каранды. Жалпысынан алганда, үн катуу заттарда эң тез, андан кийин суюктуктарда, ал эми газдарда эң жай тарайт. Бул чөйрөнүн тыгыздыгы жана ийкемдүүлүгү менен байланыштуу. Катуу заттар жогорку ийкемдүүлүккө ээ, бул термелүүлөрдүн тезирээк өткөрүлүшүнө мүмкүндүк берет.
0°C температурадагы абада үндүн ылдамдыгы болжол менен 331 м/с түзөт. Абадагы үндүн ылдамдыгы температуранын жогорулашы менен жогорулайт, ал көбүнчө төмөнкү формула менен болжолдонот:
v ≈ 331 + 0,6T
Т менен °C. Бул 20°Cде үндүн ылдамдыгы болжол менен 331 + 0,6(20) = 343 м/с экенин билдирет. Нымдуулук сыяктуу башка факторлор да ылдамдыкка таасир этет, анткени алар абанын тыгыздыгын өзгөртөт. Нымдуураак аба кургак абага салыштырмалуу үндүн ылдамдыгын бир аз жогорулатат.
Үндүн интенсивдүүлүгү жана интенсивдүүлүк деңгээлдери
Үн интенсивдүүлүгү (I) – бул секундасына белгилүү бир аянтка кирген үн толкунунун күчү, ал чарчы метрге ватт менен (Вт/м²) өлчөнөт. Интенсивдүүлүк үндүн канчалык катуу экенин аныктайт. Үн булагынан алыстык жогорулаган сайын, энергия чоңураак аянтка тарагандыктан, интенсивдүүлүк адатта төмөндөйт. Бир калыпта нур чачкан чекиттик булак үчүн интенсивдүүлүк аралыктын квадратына тескери пропорционалдуу:
I ∝ 1/r².
Иш жүзүндө үндүн интенсивдүүлүгүнүн деңгээли (β) көбүнчө децибелдерде (дБ) колдонулат, анткени адамдын кулагы үнгө логарифмдик түрдө жооп берет. Формула төмөнкүдөй:
β = 10 log(I/I₀)
адамдын угуусунун босого интенсивдүүлүгү катары I₀ = 10⁻¹² Вт/м² менен. β болжол менен 0 дБ болгон үндөр угуунун босогосу болуп саналат, ал эми 120 дБ жогору үндөр ооруну же угууга зыян келтириши мүмкүн. Бул шкала айлана-чөйрөнүн ызы-чуу деңгээлин, мисалы, чоң жолдордо же заводдордо өлчөөгө жардам берет.
Жыштык, бийиктик жана тембр
Үн толкундарынын жыштыгы бийиктикти кабылдоо менен байланыштуу. Жогорку жыштыктагы үндөрдүн жыштыгы жогорку, ал эми төмөнкү жыштыктагы үндөрдүн жыштыгы төмөн. Адамдын угуу диапазону, адатта, 20 Гцтен 20 000 Гцке чейин. 20 Гцтен төмөн үндөр инфраүн деп аталат, ал эми 20 кГцтен жогору үндөр ультраүн деп аталат.
Үн бийиктигинен тышкары, музыкалык аспаптарды, атүгүл бирдей фундаменталдык жыштыкка ээ болгондорду да айырмалап турган үндүн сапаты же тембр бар. Тембрге гармоникалык композиция таасир этет, алар татаал толкун формаларынан келип чыккан фундаменталдык жыштыктын эселенген саны. Мисалы, "А" нотасын (440 Гц) ойногон пианино менен гитара ар кандай гармоникалардан улам дагы эле ар башка угулат.
Үн толкундарындагы кубулуштар
Үн толкундарындагы кээ бир маанилүү кубулуштарга чагылуу, сынуу, дифракция, интерференция жана резонанс кирет.
1. Үндүн чагылышы (жаңырык жана реверберация)
Үндүн чагылышы үн толкундары катуу бетке тийгенде пайда болот. Эгерде чагылган үн баштапкы үндүн артынан даана угулса, ал жаңырык деп аталат. Эгерде чагылыштар бири-бирине дал келип, үндү узартса, ал реверберация деп аталат.
2. Үндүн сынышы
Сынуу үн температурасы же тыгыздыгы айырмаланган чөйрө аркылуу өтүп, ылдамдыгын өзгөрткөндө пайда болот. Мисалы, түнкүсүн жерге жакын аба салкыныраак болуп, белгилүү бир шарттарда үндүн алысыраак таралышына мүмкүндүк берет.
3. Дифракция
Дифракция – бул толкундардын боштуктардан же тоскоолдуктардын четтеринен өткөндө ийилиши. Үндүн толкун узундугу салыштырмалуу узун болгондуктан, ал оңой эле дифракцияланат. Ошондуктан үндүн булагы дубалдын же эшиктин артында болсо да угулушу мүмкүн.
4. Интервенция
Интерференция – бул күчөтүүгө (конструктивдүү) же басаңдатууга (деструктивдүү) алып келүүчү эки толкундун айкалышы. Үн интерференциясы фазадан тышкары толкундарды чыгаруу менен активдүү ызы-чууну жок кылуу технологиясында колдонулушу мүмкүн.
5. Резонанс
Резонанс система өзүнүн табигый жыштыгына барабар же жакын белгилүү бир жыштыкта катуу термелген учурда пайда болот. Үн резонансынын мисалдарына флейта, гитара жана чоор органдары сыяктуу музыкалык аспаптар кирет, мында аба колонкасы резонанс жаратып, катуураак үн чыгарат.
Үн толкунунун колдонулушу
Үн толкундары технологияда жана илимде кеңири колдонулат. Медицинада ультраүн толкундары түйүлдүктөрдү же ички органдарды хирургиялык операциясыз текшерүү үчүн ультраүндөрдө (УЗИ) колдонулат. Навигацияда жана деңиз илиминде сонар үн толкундарынын чагылышын океандын тереңдигин өлчөө же суу астындагы объектилерди аныктоо үчүн колдонот. Өнөр жайда ультраүндөр материалдардагы жаракаларды аныктоо (бузбай текшерүү) жана жогорку жыштыктагы термелүүлөрдү колдонуп кичинекей объектилерди тазалоо үчүн колдонулат.
Байланышта микрофондор үн толкундарын электрдик сигналдарга айландырат, ал эми колонкалар электрдик сигналдарды кайрадан үн толкундарына айландырат. Акустиканы курууда үндүн чагылышы жана жутулушу жөнүндөгү билим концерт залдарын долбоорлоодо колдонулат, бул жакшы үн сапатына жетишүү жана ашыкча реверберацияны азайтуу үчүн колдонулат.
Корутунду
Үн толкундары – бул таралуу үчүн чөйрөнү талап кылган узунунан кеткен механикалык толкундар. Үндүн мүнөздөмөлөрүн жыштык, толкун узундугу, ылдамдык жана интенсивдүүлүк сыяктуу физикалык чоңдуктар аркылуу түшүндүрүүгө болот. Үндүн ылдамдыгына чөйрөнүн түрү жана температурасы таасир этет, ал эми катуулукту кабылдоо интенсивдүүлүккө жана децибелдеги интенсивдүүлүк деңгээлине байланыштуу. Чагылышуу, интерференция, дифракция жана резонанс сыяктуу кубулуштар үн толкундарын изилдөөнү байытат жана технологияда, медицинада, өнөр жайда жана байланышта ар кандай колдонмолорду колдойт. Үн толкундарынын түшүнүгүн түшүнүү менен, биз айланабыздагы ар кандай акустикалык кубулуштарды түшүндүрүп, үндү натыйжалуураак жана коопсуз колдоно алабыз.
-
Кааласаңыз, мен толук макаланын түзүмүн (реферат, маселенин формулировкасы, максаттар, теориялык сереп, талкуу, корутунду жана библиография) кошуп, аны орто мектеп же колледж деңгээлине ылайыкташтыра алам.
