Pepa Fisiki i Galu Leo
Pendahuluan
O galu leo o se mea faaletino e fesoʻotaʻi vavalalata ma le olaga i aso faisoo. E mafai e le leo ona fesootaʻi tagata e ala i talanoaga, fiafia i musika, ma faʻaaoga tekinolosi e pei o telefoni, sonar, ma masini ultrasonic i le vaega o le soifua maloloina. I le tulaga faaletino, o le leo o se galu faʻamekanika e manaʻomia se auala e faʻasalalau ai, e le pei o galu eletise e pei o le malamalama, lea e mafai ona faʻasalalau i se gaogao. O le malamalama i galu leo e aofia ai le auala e fausia ai le leo, le auala e faʻasalalau ai, mea e aʻafia ai lona saoasaoa, ma uiga e fuafua ai le maualuga ma le malosi o se leo. O lenei pepa o loʻo talanoaina ai manatu autu o galu leo, fua faʻatatau taua, ma nisi o latou faʻaoga.
Manatu Fa'avae o Galu Leo
O galu leo o galu fa'amekanika uumi. E ta'ua o galu fa'amekanika ona e mana'omia se ala (ea, vai, po'o se mea mautu), ma e ta'ua o galu uumi ona o le itu e tetete ai vaega o le ala e tutusa ma le itu e sosolo ai galu. Pe a tetete se puna o le leo—mo se fa'ata'ita'iga, o se tui fa'alogo po'o se membrane sipika—e mafua ai e tetete le fa'apipi'iina ma le fa'aitiitia o le leo i le ala o lo'o siomia ai. O lenei mamanu o le fa'apipi'iina ma le fa'aitiitia o le leo e sosolo o se galu leo.
E tele ni aofaʻiga taua o le leo, e aofia ai le televave, vaitaimi, galu, ma le saoasaoa. O le televave (f) e faʻaalia ai le aofaʻi o gatete i le sekone i le hertz (Hz). O le vaitaimi (T) o le taimi mo le tasi gatete, o lea e faʻaaoga ai le sootaga lenei:
f = 1/T.
O le umi o galu (λ) o le mamao i le va o ni fa'aputuga sosoo se lua po'o ni fa'alautelega sosoo se lua, ae o le saoasaoa o galu (v) e fa'amalieina ai le fua fa'atatau lautele o galu:
v = λ f .
O lenei fua fa'atatau e fa'aalia ai mo se auala fa'apitoa, e mafai ona manatu e tumau le saoasaoa o le fa'asalalauina (i lalo o nisi tulaga), o lea e fa'afeagai ai le umi o le galu ma le televave.
Saosaoa o le Leo ma Mea e Aafia ai
E matuā faalagolago le saoasaoa o le leo i meatotino o le ala. I se tulaga lautele, e sili ona vave ona alu le leo i mea malo, ona sosoo ai lea ma mea vai, ma sili ona telegese i kasa. E fesoʻotaʻi lea ma le mafiafia ma le fetuutuunai o le ala. E maualuga le fetuutuunai o mea malo, e mafai ai ona vave ona faasalalau atu le gatete.
I le ea i le 0°C, o le saoasaoa o le leo e tusa ma le 331 m/s. E faʻateleina le saoasaoa o le leo i le ea i le faʻateleina o le vevela, lea e masani ona faʻatatauina e le fua faʻatatau:
v ≈ 331 + 0,6T
ma le T i le °C. O lona uiga i le 20°C o le saoasaoa o le leo e tusa ma le 331 + 0,6(20) = 343 m/s. O isi mea e pei o le susū e aʻafia ai foʻi le saoasaoa auā latou te suia ai le mafiafia o le ea. O le ea e sili atu ona susū e masani ona faʻateleina teisi le saoasaoa o le leo pe a faʻatusatusa i le ea mago.
Malosiaga o le Leo ma Tulaga o le Malosiaga
O le malosi o le leo (I) o le malosi lea o se galu leo e ulu atu i se vaega ua atofaina i le sekone, e fuaina i watts i le mita faatafafa (W/m²). O le malosi e fuafua ai le leotele o se leo. A o faateleina le mamao mai se puna o le leo, e masani ona faaitiitia le malosi ona o le malosiaga e salalau atu i se vaega tele. Mo se puna o le leo e faasalalauina tutusa, o le malosi e faatusatusa i le sikuea o le mamao:
I ∝ 1/r² .
I le fa'atinoina, o le tulaga o le malosi o le leo (β) e masani ona fa'aaogaina i le decibels (dB) aua e tali atu le taliga o le tagata i le leo i se auala logarithmical. O le fua fa'atatau e fa'apea:
β = 10 log(I/I₀)
ma le I₀ = 10⁻¹² W/m² o le tulaga fa'atapula'a o le malosi o le fa'alogo a tagata. O leo e tusa ma le β e 0 dB o le tulaga fa'atapula'a lea o le fa'alogo, ae o leo e sili atu i le 120 dB e mafai ona mafua ai le tiga pe fa'aleagaina ai le fa'alogo. O lenei fua fa'atatau e fesoasoani e fuaina le maualuga o le pisa o le si'osi'omaga, mo se fa'ata'ita'iga i luga o alatele po'o falegaosimea.
Taimi e masani ai, leo, ma le leo o le leo
E fesoʻotaʻi le televave o galu leo ma le iloa o le leo maualuga. O leo maualuluga e maualuga le televave, ae o leo maulalo e maualalo le televave. O le mamao e faalogo ai tagata e masani lava i le va o le 20 Hz i le 20.000 Hz. O leo i lalo ifo o le 20 Hz e taʻua o le infrasonic, ae o leo i luga atu o le 20 kHz e taʻua o le ultrasonic.
E ese mai i le pitch, e iai foʻi le lelei o le leo, poʻo le timbre, e faʻavasega ai mea fai musika, e oʻo lava i mea e tutusa le tele o leo autū. E aʻafia le Timbre i le tuufaatasiga o le harmonic, o ni faʻatelega o le tele o leo autū e tulaʻi mai i galu faigata. Mo se faʻataʻitaʻiga, o se piano ma se kitara o loʻo taina le nota "A" (440 Hz) e eseese lava leo ona o le eseese o leo o le harmonics.
Mea Tutupu i Galu Leo
O nisi o mea taua i galu leo e aofia ai le toe atagia (refraction), refraction, diffraction, interference, ma le resonance.
1. Fa'ata'ita'iga o le leo (echo ma reverberation)
E tupu le atagia o le leo pe a pa'i atu galu o leo i se mea malō. Afai e lagona manino le leo ua atagia mai pe a uma le leo muamua, e ta'ua lea o le echo. Afai e fe'avea'i fa'ata'ita'iga, ma fa'aumiumi ai le leo, e ta'ua lea o le reverberation.
2. Fa'aliliuina o le leo
E tupu le refraction pe a fealua'i le leo i totonu o se mea e eseese le vevela po'o le mafiafia, ma suia ai lona saoasaoa. Mo se fa'ata'ita'iga, i le po, e malulu le ea e lata ane i le eleele, ma mafai ai e le leo ona fealua'i mamao atu i lalo o nisi tulaga.
3. Fa'aeseesega
O le diffraction o le pi'o lea o galu a'o latou ui atu i va po'o pito o pa puipui. E faigofie ona fa'asalalauina le leo ona e fai si umi o lona galu. O le mafua'aga lea e mafai ai ona fa'alogoina pea le leo tusa lava pe o lo'o i tua o se puipui po'o se faitoto'a lona puna.
4. Fa'alavelave
O le fa'alavelave o le tu'ufa'atasiga lea o galu e lua e mafua ai le fa'ateleina (fausia) pe fa'aitiitia (fa'aumatia). E mafai ona fa'aaogaina le fa'alavelave leo i tekinolosi e fa'aitiitia ai le pisa e ala i le gaosia o galu e le o gatasi ma le vaega.
5. Resonance
E tupu le resonance pe a tetete malosi se faiga i se televave faapitoa e tutusa pe latalata i lona televave masani. O faʻataʻitaʻiga o le resonance o leo e aofia ai mea fai musika e pei o fagufagu, kitara, ma okeni paipa, lea e tetete ai le koluma o le ea, ma maua ai se leo e sili atu le leotele.
Fa'aoga o le Galu Leo
E fa'aaogā lautele galu leo i tekinolosi ma le saienisi. I le foma'i, e fa'aaogā galu ultrasonic i ultrasounds (ultrasounds) e su'esu'e ai pepe i totonu o le tina po'o totoga i totonu e aunoa ma se taotoga. I le saienisi o folauga ma le gataifale, e fa'aaogā e le sonar le atagia mai o galu leo e fua ai le loloto o le sami pe iloa ai mea i lalo o le vai. I le alamanuia, e fa'aaogā ultrasonics e iloa ai māvaevae i meafaitino (su'ega e lē fa'aleagaina) ma e fa'amamā ai mea laiti e fa'aaogā ai le gatete maualuga.
I fesootaʻiga, e liua e maikolofoni galu leo i faailoilo eletise, aʻo liua e sipika faailoilo eletise i galu leo. I le fausiaina o leo, o le malamalama i le toe atagia ma le mitiia o leo e faʻaaogaina e mamanuina ai fale faafiafia ina ia maua ai le lelei o le leo ma faʻaitiitia ai le tele o le reverberation.
I'uga
O galu leo o galu fa'amekanika uumi e mana'omia ai se ala e sosolo ai. E mafai ona fa'amatalaina uiga o le leo e ala i aofa'iga fa'aletino e pei o le televave, galu uumi, saoasaoa, ma le malosi. O le saoasaoa o le leo e a'afia e le ituaiga o ala ma le vevela, ae o le iloa o le leotele e feso'ota'i ma le malosi ma le tulaga o le malosi i decibels. O mea e pei o le atagia, fa'alavelave, diffraction, ma le resonance e fa'amauoa ai le su'esu'ega o galu leo ma lagolagoina ai fa'aoga eseese i tekinolosi, vaila'au, alamanuia, ma feso'ota'iga. O le malamalama i le manatu o galu leo, e mafai ona tatou fa'amatalaina mea eseese e tutupu i o tatou tafatafa ma fa'aaoga lelei ma saogalemu le leo.
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Afai e te manaʻo ai, e mafai ona ou faʻaopoopoina se fausaga atoa o le pepa (aotelega, faʻatulagaga o faʻafitauli, sini, iloiloga faʻavae, talanoaga, faʻaiʻuga, ma lisi o mea e fai ma suʻesuʻega) ma fetuʻunaʻi mo le tulaga o aʻoga maualuga poʻo le kolisi.
