ຄຳຖາມຕົວຢ່າງການສະທ້ອນ
ການສະທ້ອນສຽງແມ່ນປະກົດການທາງກາຍະພາບທີ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອລະບົບຖືກບັງຄັບໃຫ້ສັ່ນສະເທືອນທີ່ຄວາມຖີ່ໃກ້ຄຽງ ຫຼື ເທົ່າກັບຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງມັນ. ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບການສະທ້ອນສຽງແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນເພື່ອເຂົ້າໃຈຢ່າງເຕັມທີ່ວ່າປະກົດການນີ້ເກີດຂຶ້ນແນວໃດ ແລະ ເປັນຫຍັງ. ໃນຊີວິດປະຈຳວັນ, ການສະທ້ອນສຽງມັກຈະຖືກສັງເກດເຫັນໃນຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ດົນຕີ, ວິສະວະກຳ, ແລະ ຟີຊິກ. ບົດຄວາມນີ້ຈະອະທິບາຍການສະທ້ອນສຽງ ແລະ ໃຫ້ຕົວຢ່າງຫຼາຍຢ່າງເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດ.
ການສະທ້ອນແມ່ນຫຍັງ?
ການສະທ້ອນສຽງແມ່ນປະກົດການທີ່ເກີດຂຶ້ນເມື່ອວັດຖຸ ຫຼື ລະບົບສັ່ນສະເທືອນດ້ວຍແອມພລິຈູດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ ເນື່ອງຈາກໄດ້ຮັບການສັ່ນສະເທືອນຈາກແຫຼ່ງອື່ນທີ່ມີຄວາມຖີ່ດຽວກັນ ຫຼື ເກືອບຄືກັນກັບຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງວັດຖຸ. ຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດແມ່ນຄວາມຖີ່ທີ່ລະບົບມັກຈະສັ່ນສະເທືອນເມື່ອບໍ່ມີການລົບກວນຈາກພາຍນອກ.
ຕົວຢ່າງຂອງການສະທ້ອນໃນຊີວິດປະຈໍາວັນ
1. ຄື້ນສຽງສະທ້ອນໃນເຄື່ອງດົນຕີ: ເມື່ອດຶງສາຍກີຕ້າ, ມັນຈະສັ່ນສະເທືອນດ້ວຍຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດສະເພາະ, ເຮັດໃຫ້ເກີດສຽງ. ຖ້າເອົາສ້ອມປັບສຽງທີ່ມີຄວາມຖີ່ດຽວກັນມາໃກ້, ສ້ອມປັບສຽງຈະເລີ່ມສັ່ນສະເທືອນ ແລະ ຜະລິດສຽງໂດຍບໍ່ຕ້ອງຖືກແຕະຕ້ອງ.
2. ການສະທ້ອນໃນຂົວ: ໃນບາງກໍລະນີ, ການສະທ້ອນສາມາດມີຜົນກະທົບຮ້າຍແຮງ. ຕົວຢ່າງໜຶ່ງແມ່ນການພັງທະລາຍຢ່າງຮ້າຍແຮງຂອງຂົວ Tacoma Narrows ໃນປີ 1940. ລົມພັດແຮງສ້າງການສັ່ນສະເທືອນທີ່ມີຄວາມຖີ່ດຽວກັນກັບຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງຂົວ, ເຮັດໃຫ້ຂົວສັ່ນສະເທືອນຈົນກວ່າມັນຈະພັງທະລາຍ.
3. ສຽງສະທ້ອນໃນຈອກເຫຼົ້າແວງ: ການກິ້ງນິ້ວມືທີ່ປຽກໄປມາອ້ອມຂອບຈອກເຫຼົ້າແວງສາມາດເຮັດໃຫ້ຈອກສັ່ນສະເທືອນດ້ວຍຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງມັນ ແລະ ເຮັດໃຫ້ເກີດສຽງ. ຖ້າສຽງທີ່ໄດ້ຮັບນັ້ນກົງກັບຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງຈອກ, ຄວາມກວ້າງຂອງການສັ່ນສະເທືອນຈະເພີ່ມຂຶ້ນ.
ຄຳຖາມຕົວຢ່າງການສະທ້ອນ
ບັດນີ້ພວກເຮົາເຂົ້າໃຈພື້ນຖານຂອງການສະທ້ອນສຽງແລ້ວ, ໃຫ້ພວກເຮົາເບິ່ງບັນຫາຕົວຢ່າງບາງຢ່າງເພື່ອຝຶກຝົນແນວຄວາມຄິດ.
ຄຳຖາມທີ 1: ການສະທ້ອນໃນລະບົບ Spring-Mass
ມວນສານ 2 ກິໂລກຣາມ ຖືກຫ້ອຍລົງມາຈາກປາຍສະປິງ ໂດຍມີຄ່າຄົງທີ່ຂອງສະປິງເທົ່າກັບ \(k = 50 \, \text{N/m}\). ຈົ່ງຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງລະບົບນີ້.
ວິທີແກ້ໄຂ:
ຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງລະບົບມວນສະປິງສາມາດຄິດໄລ່ໄດ້ໂດຍໃຊ້ສູດຕໍ່ໄປນີ້:
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{k}{m}} \]
ຢູ່ໃສ:
-\( f_0\) ແມ່ນຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດ.
-\(k\) ແມ່ນຄ່າຄົງທີ່ຂອງສະປິງ.
-\(m\) ແມ່ນ ມວນສານ.
ໂດຍການປ້ອນຄ່າທີ່ຮູ້ຈັກ:
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{50}{2}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \sqrt{25} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \ຄູນ 5 \]
\[ f_0 \approx \frac{5}{6.28} \approx 0.795 \, \text{Hz} \]
ຄຳຖາມທີ 2: ການສະທ້ອນໃນໄຟຟ້າ
ໃນວົງຈອນ RLC ທີ່ມີຄວາມຕ້ານທານ \(R = 5 \, \Omega \), ຄວາມໜ่วงໄຟຟ້າ \(L = 2 \, \text{H}\), ແລະ ຄວາມຈຸ \(C = 50 \, \text{µF}\), ໃຫ້ຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ສະທ້ອນຂອງລະບົບ.
ວິທີແກ້ໄຂ:
ຄວາມຖີ່ສະທ້ອນໃນວົງຈອນ RLC ແມ່ນໄດ້ມາຈາກ:
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{1}{LC}} \]
ໂດຍການປ້ອນຄ່າທີ່ຮູ້ຈັກ:
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{1}{2 \ຄູນ 50 \ຄູນ 10^{-6}}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \sqrt{\frac{1}{0.0001}} \]
\[ f_0 = \frac{1}{2\pi} \ຄູນ 100 \]
\[ f_0 \approx \frac{100}{6.28} \approx 15.92 \, \text{Hz} \]
ຄຳຖາມທີ 3: ສຽງສະທ້ອນໃນເຄື່ອງດົນຕີ
ເຊືອກມີຄວາມຍາວ 0,5 ແມັດ ແລະ ມີມວນ 0,01 ກິໂລກຣາມ. ຄວາມຕຶງໃນເຊືອກແມ່ນ 100 ນິວຕັນ. ຈົ່ງຄິດໄລ່ຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດຂອງເຊືອກໃນຮູບແບບພື້ນຖານ (n=1).
ວິທີແກ້ໄຂ:
ຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດ (ພື້ນຖານ) ຂອງສະຕຣິງແມ່ນໄດ້ມາຈາກສູດ:
\[ f_0 = \frac{1}{2L} \ຄູນ \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]
ຢູ່ໃສ:
– \( L \) ແມ່ນຄວາມຍາວຂອງສະຕຣິງ.
-\(T\) ແມ່ນແຮງດັນ.
- \( \mu \) ແມ່ນ ມວນສານຕໍ່ໜ່ວຍຄວາມຍາວ (ມວນສານ/ (ຄວາມຍາວຂອງສະຕຣິງ)).
ກ່ອນອື່ນໝົດ, ໃຫ້ຄິດໄລ່ນ້ຳໜັກຕໍ່ໜ່ວຍຄວາມຍາວ:
\[ \mu = \frac{0.01}{0.5} = 0.02 \, \text{kg/m} \]
ຈາກນັ້ນ, ສຽບຄ່າຕ່າງໆເຂົ້າໃນສູດຄວາມຖີ່:
\[ f_0 = \frac{1}{2 \ຄູນ 0.5} \ຄູນ \sqrt{\frac{100}{0.02}} \]
\[ f_0 = 1 x 5000} \]
\[ f_0 = 5000} \]
\[ f_0 = 70.71 \, \text{Hz} \]
ສະຫຼຸບ
ການເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບສຽງສະທ້ອນແມ່ນມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍໃນຫຼາຍສາຂາວິຊາ, ເຊັ່ນ: ຟີຊິກສາດ, ດົນຕີ, ແລະ ວິສະວະກຳ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈແນວຄວາມຄິດພື້ນຖານຂອງສຽງສະທ້ອນ, ພວກເຮົາສາມາດໃຊ້ມັນເພື່ອຈຸດປະສົງໃນທາງບວກ, ເຊັ່ນ: ການປັບປຸງຄຸນນະພາບສຽງຂອງເຄື່ອງດົນຕີ ຫຼື ປ້ອງກັນຄວາມເສຍຫາຍ, ເຊັ່ນ: ຄວາມເສຍຫາຍທີ່ເກີດຈາກສຽງສະທ້ອນທີ່ທຳລາຍ.
ເມື່ອແກ້ໄຂບັນຫາການສະທ້ອນ, ມັນເປັນສິ່ງສຳຄັນທີ່ຈະຕ້ອງລະບຸຕົວກຳນົດທັງໝົດທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບລະບົບທີ່ກຳລັງວິເຄາະ. ໂດຍການເຂົ້າໃຈຄວາມຖີ່ທຳມະຊາດ ແລະ ວິທີການເຮັດວຽກຂອງການສະທ້ອນ, ພວກເຮົາສາມາດຄາດຄະເນໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ທັງເພື່ອຈຸດປະສົງປະຕິບັດ ແລະ ໃນການຄົ້ນຄວ້າທາງວິທະຍາສາດ. ການສະທ້ອນບໍ່ພຽງແຕ່ເປັນແນວຄວາມຄິດທາງທິດສະດີເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນປະກົດການທີ່ແທ້ຈິງທີ່ສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຫຼາຍດ້ານຂອງຊີວິດປະຈຳວັນຂອງພວກເຮົາ.
