Гарчиг: Дууны эх үүсвэрийг ойлгох нь: Жишээ асуултууд ба хэлэлцүүлэг
Пендахулуан
Дуу чимээ бол агаар, ус эсвэл хатуу бодис зэрэг орчинд тархдаг механик долгион юм. Энэ үзэгдэл нь хүмүүсийн харилцаа холбоо, хөгжим сонсохоос эхлээд сонар, хэт авиан зэрэг технологийн хэрэглээ хүртэл өдөр тутмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нийтлэлд бид дууны эх үүсвэртэй холбоотой янз бүрийн ойлголтуудыг жишээ бодлогуудаар дамжуулан судлах бөгөөд энэ нь бидний ойлголтод туслах болно.
Дууны эх үүсвэрийн үндсэн ойлголт
Жишээ бодлогуудыг авч үзэхээсээ өмнө дууны эх үүсвэрийн үндсэн ойлголтыг товчхон авч үзье. Дуу нь объектын чичиргээгээр үүсдэг бөгөөд ойлгоход хэд хэдэн чухал шинж чанарууд байдаг.
1. Давтамж: Дууны эх үүсвэрээс секундэд үүсэх чичиргээний тоог Герц (Гц)-ээр хэмждэг. Давтамж нь дууны өнгөрийг тодорхойлдог.
2. Далайц: Дууны эх үүсвэрээс үүсэх чичиргээний хэмжээ. Далайц нь дууны чанга эсвэл зөөлөнтэй шууд холбоотой.
3. Дууны хурд: Дууны хурд нь орчиноос хамаарч өөр өөр байдаг. Жишээлбэл, дуу агаарт байснаас усанд илүү хурдан тархдаг.
4. Долгионы урт: Дууны долгионы дараалсан хоёр оргилын хоорондох зай.
Дууны эх үүсвэрийн асуултуудын жишээ
Дууны эх үүсвэрийн тухай ойлголтыг илүү сайн ойлгохын тулд зарим жишээ асуултуудыг авч үзье.
Асуулт 1: Дууны эх үүсвэр ба давтамж
Камертон сэрээ нь 440 Гц давтамжтай дуу гаргадаг. Хэрэв агаарт тархах дууны хурд 340 м/с бол камертоноос гарах дууны долгионы урт хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Долгионы уртыг дараах томъёогоор тооцоолж болно.
\[ \lambda = \frac{v}{f} \]
энд √(√√) нь долгионы урт, √v√√ нь дууны хурд, √(√√) нь давтамж юм.
Бидний утгыг оруулна уу:
\[ \lambda = \frac{340 \, \text{m/s}}{440 \, \text{Hz}} = 0.7727 \, \text{m} \]
Тиймээс үүссэн дууны долгионы урт нь 0.7727 метр юм.
Асуулт 2: Дууны далайц ба эрчим
Хоёр ижил дууны эх үүсвэр нь тус бүрдээ 2 нэгжийн далайцтай хоёр долгион үүсгэдэг. Хэрэв эдгээр хоёр долгионыг нийлүүлбэл үүсгэж болох хамгийн их далайц хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Ижил далайцтай болон ижил фазтай хоёр долгионыг нэгтгэхэд үүссэн хамгийн их далайц нь тэдгээрийн далайцын нийлбэр юм. Тиймээс:
Хамгийн их далайц = 2 + 2 = 4 нэгж.
Асуулт 3: Доплерийн эффект
30 м/с хурдтай явж буй түргэн тусламжийн машин хөдөлгөөнгүй явган зорчигч руу дөхөж очно. Хэрэв түүний дохионы давтамж 700 Гц, агаарт тархах дууны хурд 340 м/с байвал явган зорчигч ямар давтамжтай дуу сонсох вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Сонсогч руу хандсан эх сурвалжийн хувьд Доплерийн эффектийн томъёог ашиглана уу:
\[ f' = f \left( \frac{v + v_o}{v – v_s} \right) \]
Энд, \(f' \) нь ажиглагдсан давтамж, \(v \) нь агаарт тархах дууны хурд, \(v_o \) нь сонсогчийн хурд (явган зорчигч хөдөлгөөнгүй байгаа тул 0 м/с), \(v_s \) нь эх үүсвэрийн (түргэн тусламжийн) хурд юм.
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340 \, \text{m/s} + 0 \, \text{m/s}}{340 \, \text{m/s} – 30 \, \text{m/s}} \right) \]
\[ f' = 700 \, \text{Hz} \left( \frac{340}{310} \right) \]
\[ f' = 768.39 \, \text{Hz} \]
Тиймээс явган хүний сонсдог давтамж нь ойролцоогоор 768.39 Гц байна.
Асуулт 4: Резонанс
Нээлттэй резонансын хоолой 0.85 метр урттай. Хэрэв агаарт дууны хурд 340 м/с бол энэ резонансын үндсэн давтамж хэд вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Нээлттэй хоолойн хувьд үндсэн давтамжийг дараах томъёогоор тооцоолж болно.
\[ f = \frac{v}{2L} \]
энд \(L \) нь хоолойн урт юм.
\[ f = \frac{340 \, \text{m/s}}{2 \удаа 0.85 \, \text{m}} \]
\[ f = 200 \, \text{Hz} \]
Тиймээс резонансын хоолойн үндсэн давтамж нь 200 Гц байна.
Дүгнэлт
Дууны эх үүсвэр болон давтамж, далайц, хурд, Допплерийн эффект зэрэг холбогдох үзэгдлийг ойлгох нь дууны физикт чухал үүрэгтэй. Дээрх жишээ бодлогууд нь эдгээр ойлголтуудыг янз бүрийн нөхцөл байдалд хэрхэн хэрэгжүүлж байгааг харуулж байна. Эдгээр бодлогуудыг судалж, дадлага хийснээр бид дуу чимээ бидний эргэн тойронд хэрхэн ажилладаг талаарх ойлголтоо гүнзгийрүүлж чадна. Дууны талаарх мэдлэгээ бататгахын тулд янз бүрийн нөөцийг үргэлжлүүлэн дадлагажуулж, судлаарай.
