ကြိုးအရှည်၊ ကြိုးထုထည်၊ ကြိုးကြိမ်နှုန်းနှင့် ကြိုးတင်းအား ဖော်မြူလာ

ကြိုးအရှည်၊ ကြိုးထုထည်၊ ကြိမ်နှုန်းနှင့် ကြိုးတင်းအား ဖော်မြူလာများ

Pengantar

ဂစ်တာမှ တယောအထိ တူရိယာများစွာတွင် ကြိုးများသည် အရေးကြီးသော အစိတ်အပိုင်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ ကြိုးတစ်ချောင်း၏ အရှည်၊ ထုထည်၊ ကြိမ်နှုန်းနှင့် တင်းအားတို့သည် ၎င်းထုတ်လုပ်သော အသံ၏ အသံအနိမ့်အမြင့်နှင့် အရည်အသွေးကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ ဤဆောင်းပါးတွင်၊ ဤကန့်သတ်ချက်များသည် ရူပဗေဒမှတစ်ဆင့် မည်သို့ဆက်စပ်နေသည်နှင့် ၎င်းတို့သည် လက်တွေ့တွင် မည်သို့အသုံးချသည်၊ အထူးသဖြင့် တူရိယာများ၏ အခြေအနေတွင် ဆွေးနွေးပါမည်။

ကြိုးအရှည်

ကြိုးတစ်ချောင်း၏အရှည် (\(L\)) သည် ကြိုးကို တွဲချိတ်ထားသော သို့မဟုတ် ကိုင်ဆောင်ထားသော အမှတ်နှစ်ခုကြားရှိ အကွာအဝေးဖြစ်သည်။ တူရိယာများတွင် ဤအရှည်ကို ကြိုးတုန်ခါစမှ တုန်ခါမှုရပ်တန့်သွားသည့်အမှတ်အထိ တိုင်းတာလေ့ရှိသည်။

ကြိုးတစ်ချောင်းရဲ့ အရှည်က ၎င်းရဲ့ အခြေခံကြိမ်နှုန်းကို သက်ရောက်မှုရှိပါတယ်။ ယေဘုယျအားဖြင့် ကြိုးရှည်လေ၊ ၎င်းထုတ်လုပ်တဲ့ ကြိမ်နှုန်း နည်းလေပါပဲ။ ကြိုးအရှည်နဲ့ ကြိမ်နှုန်းကြားက ဆက်နွယ်မှုကို ကြိုးတစ်ချောင်းပေါ်က ရပ်နေတဲ့လှိုင်းအတွက် အခြေခံညီမျှခြင်းမှာ မြင်တွေ့နိုင်ပါတယ်။

\[ f = \frac{n}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]

ဘယ်နေရာ:
– \( f \) သည် ကြိမ်နှုန်း (Hz) ဖြစ်ပြီး၊
– \( n \) သည် သဟဇာတဖြစ်မှုနံပါတ်ဖြစ်သည် (အခြေခံကြိမ်နှုန်းအတွက် 1၊ ဒုတိယသဟဇာတဖြစ်မှုအတွက် 2 စသည်ဖြင့်)၊
– \( L \) သည် ကြိုး၏ အရှည် (မီတာ) ဖြစ်ပြီး၊
–\( T\) သည် ကြိုးတင်းအား (နယူတန်) ဖြစ်ပြီး၊
– \( \mu \) သည် ကြိုး၏ ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် အလေးချိန် (kg/m) ဖြစ်သည်။

ကြိုးမျှင်ထုထည်

ကြိုး၏အလေးချိန် (\(m\)) သည် ကြိုး၏စုစုပေါင်းအလေးချိန်ဖြစ်သည်။ တစ်ယူနစ်အရှည်လျှင်အလေးချိန် (\(\mu\)) သည် ကြိုး၏တစ်မီတာအရှည်လျှင် ကြိုး၏အလေးချိန်ဖြစ်ပြီး အောက်ပါအတိုင်းဖော်ပြထားသည်-

\[ \mu = \frac{m}{L} \]

ဘယ်နေရာ:
–\( m\) သည် ကြိုး၏ စုစုပေါင်းအလေးချိန် (kg) ဖြစ်ပြီး၊
-\( L\) သည် ကြိုး၏ အရှည် (မီတာ) ဖြစ်သည်။

ကြိုးတစ်ချောင်း၏ တုန်ခါမှုကြိမ်နှုန်းကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် ဤဒြပ်ထုသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ \(\mu\) ကြီးလေ၊ ကြိုးမှထုတ်လုပ်သော ကြိမ်နှုန်း နိမ့်လေဖြစ်သည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ပိုလေးသောကြိုးများသည် ပေးထားသောကြိမ်နှုန်းတွင် တုန်ခါရန် စွမ်းအင်ပိုမိုလိုအပ်သောကြောင့်ဖြစ်သည်။

ကြိုးကြိမ်နှုန်း

ကြိမ်နှုန်း (\(f\)) သည် ကြိုးတစ်ချောင်းမှ တစ်စက္ကန့်လျှင် ထုတ်လုပ်သော တုန်ခါမှုအရေအတွက်ဖြစ်သည်။ တုန်ခါနေသော ကြိုး၏ အခြေခံကြိမ်နှုန်း (\(f_1\)) သည် အနိမ့်ဆုံးကြိမ်နှုန်းဖြစ်ပြီး အောက်ပါဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍ တွက်ချက်နိုင်သည်-

\[ f_1 = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]

ညီမျှခြင်းတွင် harmonic နံပါတ် \(n\) ကို အစားထိုးခြင်းဖြင့် harmonic frequency ကို ဤဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍လည်း တွက်ချက်နိုင်သည်-

\[ f_n = \frac{n}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]

ဘယ်နေရာ:
– \( f_n \) သည် nth harmonic (Hz) ၏ ကြိမ်နှုန်းဖြစ်ပြီး၊
–\( n\) သည် သဟဇာတဖြစ်သော နံပါတ်တစ်ခုဖြစ်သည်။

ကြိုးတင်းအား

တင်းအား (T) ဆိုသည်မှာ ကြိုးတစ်ချောင်းကို တင်းစေရန် သက်ရောက်သည့် အားဖြစ်သည်။ ဤတင်းအားကို နယူတန် (N) ဖြင့် တိုင်းတာပြီး ကြိုး၏ တုန်ခါမှုကြိမ်နှုန်းကို ဆုံးဖြတ်ပေးသည့် အရေးကြီးသောအချက်တစ်ခုဖြစ်သည်။

ကြိုးပေါ်ရှိ တင်းအားတိုးလာပါက တုန်ခါမှုကြိမ်နှုန်းလည်း တိုးလာမည်ဖြစ်သည်။ ဤဆက်နွယ်မှုကို အထက်တွင်ဖော်ပြခဲ့သော အခြေခံကြိမ်နှုန်းဖော်မြူလာကို အသုံးပြု၍ ရှင်းပြနိုင်ပါသည်။

\[ f = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]

ဒီဖော်မြူလာကနေ ကြိမ်နှုန်းဟာ ဗို့အားရဲ့ နှစ်ထပ်ကိန်းရင်းနဲ့ တိုက်ရိုက်အချိုးကျတယ်ဆိုတာ မြင်နိုင်ပါတယ်။ ဆိုလိုတာက ဗို့အားကို နှစ်ဆတိုးရင် ကြိမ်နှုန်းဟာ နှစ်ထပ်ကိန်းရင်းရဲ့ တစ်ဆတိုးလာမှာပါ။

တွက်ချက်မှု ဥပမာ

ကြိုးအရှည်၊ ဒြပ်ထု၊ ကြိမ်နှုန်းနှင့် တင်းမာမှုတို့အကြား ဆက်နွယ်မှုကို ပိုမိုနားလည်ရန် ဥပမာတွက်ချက်မှုအချို့ကို ကြည့်ကြပါစို့။

ဥပမာ ၁: စာကြောင်းတစ်ကြောင်း၏ ကြိမ်နှုန်းကို ဆုံးဖြတ်ခြင်း

ကျွန်ုပ်တို့တွင် အရှည် 1 မီတာ၊ စုစုပေါင်းအလေးချိန် 0.01 kg နှင့် တင်းအား 100 N ရှိသော ကြိုးတစ်ချောင်းရှိသည်ဆိုပါစို့။ ဤကြိုး၏ အခြေခံကြိမ်နှုန်းကို ကျွန်ုပ်တို့ ဆုံးဖြတ်လိုပါသည်။

၁။ ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် အလေးချိန်ကို တွက်ချက်ပါ-

\[ \mu = \frac{m}{L} = \frac{0.01}{1} = 0.01 \, \text{kg/m} \]

၂။ အခြေခံကြိမ်နှုန်းပုံသေနည်းကိုသုံးပါ-

\[ f_1 = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]
\[ f_1 = \frac{1}{2 \times 1} \sqrt{\frac{100}{0.01}} \]
\[ f_1 = \frac{1}{2} \sqrt{10000} \]
\[ f_1 = \frac{1}{2} \100 x ၏ မြှောက်ချက်]
\[ f_1 = 50 \, \text{Hz} \]

ဒါကြောင့် ဒီကြိုးရဲ့ အခြေခံကြိမ်နှုန်းက 50 Hz ပါ။

ဥပမာ ၂: လိုအပ်သော ဗို့အားကို ဆုံးဖြတ်ခြင်း

440 Hz (အသံ A ၏ စံကြိမ်နှုန်း) ၏ အခြေခံကြိမ်နှုန်းကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် အရှည် 0.5 မီတာနှင့် စုစုပေါင်းအလေးချိန် 0.02 kg ရှိသော ကြိုးတစ်ချောင်းအတွက် လိုအပ်သော တင်းအားကို ဆုံးဖြတ်လိုသည် ဆိုပါစို့။

၁။ ယူနစ်အရှည်တစ်ခုလျှင် အလေးချိန်ကို တွက်ချက်ပါ-

\[ \mu = \frac{m}{L} = \frac{0.02}{0.5} = 0.04 \, \text{kg/m} \]

၂။ အခြေခံကြိမ်နှုန်းဖော်မြူလာကို အသုံးပြုပြီး \(T\) အတွက် ဖြေရှင်းပါ-

\[ f_1 = \frac{1}{2L} \sqrt{\frac{T}{\mu}} \]
\[ ၄၄၀ = \frac{1}{2 \x0.5} \sqrt{\frac{T}{0.04}} \]
\[ ၄၄၀ = \frac{1}{1} \sqrt{\frac{T}{0.04}} \]
\[ ၄၄၀ = \sqrt{\frac{T}{0.04}} \]
\[ ၄၄၀^၂ = \frac{T}{0.04} \]
\[ ၁၉၃၆၀၀ = \frac{T}{0.04} \]
\[ T = ၁၉၃၆၀၀ \x ၀.၀၄ \]
\[ T = ၁၃၀.၇ \, \text{N} \]

ထို့ကြောင့် 440 Hz ၏ အခြေခံကြိမ်နှုန်းကို ထုတ်လုပ်ရန် လိုအပ်သော ဗို့အားမှာ 7744 N ဖြစ်သည်။

လက်တွေ့အသုံးချမှုများ

၁။ တူရိယာများ
ဂစ်တာ၊ တယောနှင့် စန္ဒရားများ အပါအဝင် တူရိယာအမျိုးမျိုးတွင် ကြိုးများကို အသုံးပြုကြသည်။ ကြိုးအရှည်၊ ထုထည်၊ ကြိမ်နှုန်းနှင့် တင်းအားတို့အကြား ဆက်နွယ်မှုကို နားလည်ခြင်းသည် တူရိယာတစ်ခုကို ကောင်းစွာ ချိန်ညှိရန်နှင့် လိုချင်သော အသံကို ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် မရှိမဖြစ် လိုအပ်ပါသည်။

၃။ နည်းပညာ
အာရုံခံကိရိယာများနှင့် တိုင်းတာကိရိယာများကဲ့သို့သော ခေတ်မီနည်းပညာများတွင်လည်း ကြိုးများကို အသုံးပြုကြသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ strain gauge သည် ပစ္စည်းတစ်ခုတွင် ပုံပျက်ခြင်းနှင့် ဖိစီးမှုကို တိုင်းတာရန် ကြိုး၏တင်းအားပြောင်းလဲမှုများကို အသုံးပြုသည်။

၃။ သုတေသနနှင့် ပညာရေး
ရူပဗေဒပညာရေးနှင့် သုတေသနတွင် လှိုင်းများနှင့် တုန်ခါမှုများကို လေ့လာရန် ကြိုးများဖြင့် စမ်းသပ်ချက်များကို အသုံးပြုသည်။ ၎င်းသည် ကျောင်းသားများအား လှိုင်းရူပဗေဒနှင့် အသံပညာဆိုင်ရာ အခြေခံသဘောတရားများကို နားလည်ရန် ကူညီပေးသည်။

နိဂုံး

ကြိုးအရှည်၊ ဒြပ်ထု၊ ကြိမ်နှုန်းနှင့် တင်းမာမှုတို့အကြား ဖော်မြူလာများနှင့် ဆက်နွယ်မှုများကို နားလည်ခြင်းသည် အထူးသဖြင့် ဂီတနှင့် နည်းပညာနယ်ပယ်များစွာတွင် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ အခြေခံရူပဗေဒဖော်မြူလာများကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့် ကျွန်ုပ်တို့သည် အခြေအနေအမျိုးမျိုးအောက်တွင် ကြိုးများ၏ အပြုအမူကို တွက်ချက်ခန့်မှန်းနိုင်ပြီး ဂီတတူရိယာများကို ချိန်ညှိခြင်းမှသည် ခေတ်မီနည်းပညာတွင် တိကျသောတိုင်းတာမှုများအထိ လက်တွေ့အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် ကျွန်ုပ်တို့အား ကူညီပေးပါသည်။