Tauira o ngā Pātai Whakamahinga Ngaru Oro
He mea noa ngā ngaru oro i roto i te oranga o ia rā. Mai i te tangi o te whakaoho o te ata ki te whakawhitiwhiti kōrero, he mea nui te mahi a te oro i roto i te oranga o te tangata. I roto i te ahupūngao, ka akohia ngā ngaru oro kia mārama ai ki ō rātou āhuatanga, whanonga, me ngā tono i roto i ngā momo mara. Ka matapakihia e tēnei tuhinga ētahi tauira o ngā tono ngaru oro hei whakarato i tētahi māramatanga pai ake mō tēnei kaupapa.
Te Mārama ki ngā Ngaru Oro
I mua i te urunga atu ki ngā tauira pātai, me arotake tātou he aha ngā ngaru oro. Ko ngā ngaru oro he ngaru miihini e haere ana i roto i ngā pāpāho rapa pērā i te hau, te wai, ngā rauemi totoka rānei. Ka puta te oro i te wiri o tētahi mea e puta ai te huringa o te pēhanga i roto i te pāpāho e karapoti ana, ā, ka horapa tēnei huringa hei ngaru.
He āhuatanga ō ngā ngaru oro pērā i te auau, te roanga ngaru, te tere, me te kaha. Ko te auau o te ngaru oro e whakatau ana i te teitei, i te iti rānei o te oro, e inehia ana i roto i te hertz (Hz), ko te kaha ia e whakatau ana i te nui o te oro.
Tauira o ngā Pātai Whakamahinga Ngaru Oro
Ko ngā tauira pātai e whai ake nei he mea hanga hei whakamātautau i te māramatanga ki te pānga o ngā mātāpono o ngā ngaru oro i roto i ngā āhuatanga o te ao tūroa.
Pātai 1: Pānga Doppler ki ngā Sirens Ambulance
Pātai: E tū ana tētahi kaimātakitaki i te taha o te rori i te tere o te waka tūroro i te 30 m/s. Mena ko te tere o te oro i te rangi he 340 m/s, ā, ko te auau tuturu o te haona he 1000 Hz, he aha te auau o te haona e rangona ana e te kaimātakitaki i te whakatata mai o te waka tūroro, me te neke atu i a ia?
Whakamārama: E whakamahi ana tēnei pātai i te ariā o te pānga Doppler, arā, te huringa o te auau o ngā ngaru oro e whiwhihia ana e te kaimātakitaki nā te nekehanga whanaunga o te pūtake oro ki te kaimātakitaki.
Whakautu:
1. Ina whakatata atu te waka tūroro ki te kaimātakitaki:
\[
f' = f \left(\frac{v + v_0}{v – v_s}\right)
\]
ko \(f'\) te auau e rangona ana, ko \(f\) te auau pūtake, ko \(v\) te tere o te oro, ko \(v_0\) te tere o te kaimātakitaki (i tēnei wā ko 0 nā te mea kei te tū tonu te kaimātakitaki), ā, ko \(v_s\) te tere o te pūtake (te waka tūroro).
\[
f' = 1000 \left(\frac{340}{340 – 30}\right) \approx 1093 Hz
\]
2. Ina haere atu te waka tūroro:
\[
f' = f \left(\frac{v – v_0}{v + v_s}\right)
\]
\[
f' = 1000 \left(\frac{340}{340 + 30}\right) \approx 915 Hz
\]
Pātai 2: Te Āhuatanga i roto i te Paipa Tuwhera
Pātai: He 85 henemita te roa o tētahi paipa ōkana e tuwhera ana i ngā pito e rua. He aha te auau taketake o tēnei paipa mēnā ko te tere o te oro i te rangi he 340 m/s?
Whakamārama: I roto i tētahi paipa tuwhera, ka puta te haruru ina he tauwehe te roa o te paipa ki te haurua o te roanga ngaru. Mō te oro taketake, he ōrite te roa o te paipa ki te haurua o te roanga ngaru (\(\lambda/2\)).
Whakautu:
1. Ko te roa \(\lambda\) mō te oro taketake (auau taketake) ko:
\[
\lambda = 2L = 2 \times 0.85 \text{ m} = 1.7 \text{ m}
\]
2. Ka tātaihia te auau (\(f\)) mā te whakamahi i te tātai:
\[
f = \frac{v}{\lambda} = \frac{340}{1.7} \approx 200 \text{ Hz}
\]
Pātai 3: Te Kaha o te Oro me ngā Taumata Kaha
Pātai: Ka whakaputahia e tētahi mīhini he oro me te mana o te 0.5 W. Mena ka whakanohoia te mīhini ki roto i tētahi rūma poraka kati me te taha o te 10 m, he aha te taumata kaha o te oro i waenganui o te rūma? Me kī ka tukuna te mana oro katoa ki ngā taha katoa kia ōrite.
Whakamārama: Ko te kaha o te oro (\(I\)) ko te mana mō ia wae horahanga. Ka inehia te taumata kaha o te oro (\(L\)) i roto i ngā tiēpere (dB).
Whakautu:
1. Tātaihia te kaha o te oro:
\[
I = \frac{P}{A} = \frac{0.5}{4\pi r^2}
\]
Kei waenganui o te rūma, ko te \(r\) te haurua o te taha o te poraka (5 m):
\[
I = \frac{0.5}{4\pi (5)^2} = \frac{0.5}{314} \approx 0.00159 \text{ W/m}^2
\]
2. Tātaihia te taumata kaha oro (\(L\)) i roto i te dB:
\[
L = 10 \log_{10} \left(\frac{I}{I_0}\right)
\]
Ko te kaha tohutoro ko \(I_0 = 1 \times 10^{-12} \text{ W/m}^2\):
\[
L = 10 \log_{10} \left(\frac{0.00159}{1 \times 10^{-12}}\right) \approx 92.02 \text{ dB}
\]
Whakamutunga
He mea nui te mahi a ngā ngaru oro i roto i ngā mara maha, ā, he mea nui te mārama ki ā rātou whakamahinga i roto i te pūtaiao me te hangarau. Mā te ako i ngā tauira pēnei i te mea i runga ake nei, ka taea e tātou te mārama ake ki te pānga o te ariā ngaru oro ki ngā āhuatanga o te ao tūturu, pēnei i te pānga Doppler, te haruru i roto i ngā taonga puoro, me te ine i te kaha o te oro.
Hei tauira, hei kaimahi rānei i tēnei mara, mā te mārama pai ki ngā ariā taketake me ā rātou whakamahinga ka āwhina i te whakaoti rapanga me te auahatanga hangarau e pā ana ki te oro me te oro.
