Lohateny: Fahatakarana ny Loharanon-peo: Fanontaniana sy Fifanakalozan-kevitra santionany
Pendahuan
Onja mekanika ny feo izay miparitaka amin'ny alalan'ny fitaovana toy ny rivotra, rano, na zavatra mivaingana. Zava-dehibe amin'ny fiainana andavanandro io tranga io, manomboka amin'ny fifandraisan'ny olombelona sy ny fahafinaretana mozika ka hatramin'ny fampiharana ara-teknolojia toy ny sonar sy ultrasound. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia handinika foto-kevitra isan-karazany mifandraika amin'ny loharanon-peo amin'ny alalan'ny ohatra olana izay hanampy antsika hahatakatra.
Hevitra fototra momba ny loharanon-peo
Alohan'ny hidirantsika amin'ireo ohatra ireo, andeha hojerentsika fohifohy ny foto-kevitra fototra momba ny loharanon-peo. Ny feo dia vokarin'ny hovitrovitra ateraky ny zavatra iray, ary misy toetra manan-danja maromaro tokony ho takarina:
1. Matetika: Ny isan'ny hovitrovitra vokarin'ny loharanon-peo isan-tsegondra, refesina amin'ny Hertz (Hz). Ny matetika no mamaritra ny haavon'ny feo.
2. Habe: Ny haben'ny hovitrovitra avy amin'ny loharanon-peo. Mifandray mivantana amin'ny hamafin'ny na ny halemen'ny feo ny habe.
3. Hafainganam-peo: Miovaova arakaraka ny fitaovana ny hafainganam-pandehan'ny feo. Ohatra, ny feo dia mandeha haingana kokoa ao anaty rano noho ny eny amin'ny rivotra.
4. Halavan'ny onjam-peo: Ny elanelana misy eo amin'ny tendrony roa mifanesy amin'ny onjam-peo.
Ohatra amin'ny Fanontaniana momba ny Loharanon'ny Feo
Andeha isika hiresaka momba ny ohatra amin'ny fanontaniana vitsivitsy mba hahatakarana bebe kokoa ny foto-kevitry ny loharanon-peo.
Fanontaniana 1: Loharano sy Fatran'ny Feo
Mamoaka feo manana fatran'ny feo 440 Hz ny fork fanitsiana feo. Raha 340 m/s ny hafainganam-pandehan'ny feo eny amin'ny rivotra, inona ny halavan'ny onjam-peo vokarin'ny fork fanitsiana feo?
Dinika:
Azo kajy amin'ny alalan'ny raikipohy ny halavan'ny onjam-peo:
\[ \lambda = \frac{v}{f} \]
izay \( \lambda \) ny halavan'ny onjam-peo, \( v \) ny hafainganam-pandehan'ny feo, ary \( f \) ny matetika.
Ampidiro ireo soatoavina ananantsika:
\[ \lambda = \frac{340 \, \text{m/s}}{440 \, \text{Hz}} = 0.7727 \, \text{m} \]
Noho izany, ny halavan'ny onjam-peo vokarin'ny feo dia 0.7727 metatra.
Fanontaniana 2: Haavon'ny feo sy ny hamafiny
Loharano feo roa mitovy no mamokatra onja roa manana amplitude 2 avy. Raha ampiarahina ireo onja roa ireo, inona ny amplitude ambony indrindra azo vokarina?
Dinika:
Rehefa ampiarahina ny onja roa mitovy amplitude sy mitovy phase, ny amplitude ambony indrindra azo dia ny fitambaran'ny amplitudes-ny. Koa:
Amplitude ambony indrindra = 2 + 2 = 4 unit.
Fanontaniana 3: Vokatra Doppler
Misy fiara mpamonjy voina mihetsika 30 m/s manatona mpandeha an-tongotra mijanona. Raha 700 Hz ny fatran'ny feon'ny anjomara ary 340 m/s ny hafainganam-pandehan'ny feo eny amin'ny rivotra, firy ny fatran'ny feo ren'ilay mpandeha an-tongotra?
Dinika:
Ampiasao ny raikipohy Doppler ho an'ny loharano manatona mpihaino:
\[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v – v_s} \right) \]
Eto, \( f' \) no fatran'ny feo voamarika, \( v \) ny hafainganam-pandehan'ny feo eny amin'ny rivotra, \( v_o \) ny hafainganam-pandehan'ny mpihaino (0 m/s satria mijanona ny mpandeha an-tongotra), ary \( v_s \) ny hafainganam-pandehan'ny loharano (ny fiara mpamonjy voina).
f' = 700 Hz (340 m/s + 0 m/s - 30 m/s)
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340}{310} \right) \]
\[ f' = 768.39 \, \text{Hz} \]
Noho izany, ny fatran'ny feo ren'ny mpandeha an-tongotra dia eo amin'ny 768.39 Hz eo ho eo.
Fanontaniana 4: Resonance
Mirefy 0.85 metatra ny halavan'ny fantsona resonance misokatra. Raha 340 m/s ny hafainganam-pandehan'ny feo eny amin'ny rivotra, inona ny fatran'ny feo fototra amin'io resonance io?
Dinika:
Ho an'ny fantsona misokatra, ny fatran'ny matetika fototra dia azo kajy amin'ny fampiasana ny raikipohy:
\[ f = \frac{v}{2L} \]
izay \( L \) no halavan'ny fantsona.
\[ f = \frac{340 \, \text{m/s}}{2 \times 0.85 \, \text{m}} \]
\[ f = 200 \, \text{Hz} \]
Noho izany, ny hatetika fototra amin'ny fantsona resonance dia 200 Hz.
Famaranana
Ny fahatakarana ny loharanon'ny feo sy ny tranga mifandraika amin'izany toy ny matetika, ny amplitude, ny hafainganam-pandeha ary ny fiantraikan'ny Doppler dia tena ilaina amin'ny fizikan'ny feo. Ireo ohatra amin'ny olana etsy ambony ireo dia mampiseho ny fomba fampiharana ireo hevitra ireo amin'ny toe-javatra samihafa. Amin'ny alalan'ny fianarana sy fampiharana ireo olana ireo, dia afaka mampitombo ny fahatakarantsika ny fomba fiasan'ny feo manodidina antsika isika. Tohizo ny fampiharana sy ny fikarohana loharano isan-karazany mba hanamafisana ny fahalalanao momba ny feo.
