Warqad Fiisikis ah oo ku saabsan Mowjadaha Dhawaaqa
Pendahuluan
Mowjadaha dhawaaqu waa dhacdo jireed oo si dhow ula xiriirta nolol maalmeedka. Codku wuxuu u suurtogeliyaa aadanaha inay isgaarsiiyaan iyagoo wada sheekeysanaya, ku raaxaysanaya muusikada, oo ay isticmaalaan teknoolojiyada sida taleefannada, qalabka sonar-ka, iyo aaladaha ultrasonic-ka ee qaybta daryeelka caafimaadka. Jir ahaan, codku waa mowjad farsamo oo u baahan dhexdhexaad si loo faafiyo, si ka duwan mowjadaha elektromagnetic-ka sida iftiinka, kaas oo ku faafi kara meel bannaan. Fahmidda mowjadaha dhawaaqa waxaa ka mid ah sida dhawaaqa loo sameeyo, sida uu u faafo, arrimaha saameeya xawaarihiisa, iyo astaamaha go'aamiya codka iyo xoogga codka. Warqaddani waxay ka hadlaysaa fikradaha aasaasiga ah ee mowjadaha dhawaaqa, isle'egyada muhiimka ah, iyo qaar ka mid ah adeegsigooda.
Fikradda Aasaasiga ah ee Hirarka Dhawaaqa
Mowjadaha dhawaaqu waa mowjado farsamo oo dhereran. Waxaa loogu yeeraa farsamo sababtoo ah waxay u baahan yihiin dhexdhexaad (hawo, biyo, ama mid adag), waxaana loogu yeeraa dherer sababtoo ah jihada gariirka walxaha dhexdhexaadka ah waxay la siman tahay jihada faafitaanka hirarka. Marka isha codku gariirto - tusaale ahaan, fargeeto hagaajin ah ama xuub sameeye - gariirku wuxuu sababaa cadaadis iyo naadir ku dhaca qalabka ku xeeran. Qaabkan cadaadiska iyo naadirnimada ayaa u faafa sida hirarka dhawaaqa.
Codku wuxuu leeyahay tirooyin muhiim ah oo dhowr ah, oo ay ku jiraan soo noqnoqoshada, muddada, hirarka hirarka, iyo xawaaraha. Soo noqnoqoshada (f) waxay tilmaamaysaa tirada gariirka ilbiriqsi kasta ee hertz (Hz). Muddada (T) waa waqtiga hal gariir, markaa xiriirka soo socda ayaa khuseeya:
f = 1/T.
Dhererka hirarka (λ) waa masaafada u dhaxaysa laba cadaadis oo isku xiga ama laba ballaarin oo isku xiga, halka xawaaraha hirarka (v) uu buuxiyo isle'egta hirarka guud:
v = λ f.
Isle'egtan waxay muujinaysaa in dhexdhexaad gaar ah, xawaaraha faafinta loo tixgelin karo mid joogto ah (xaalado gaar ah), sidaa darteed hirarka hirarku wuxuu si liddi ku ah ugu dhigmaa soo noqnoqoshada.
Xawaaraha Codka iyo Arrimaha Saameeya
Xawaaraha codku wuxuu aad ugu xiran yahay sifooyinka qalabka. Guud ahaan, codku wuxuu si dhakhso ah ugu socdaa adkaha, ka dibna dareereyaasha, uguna gaabiska badan gaasaska. Tani waxay la xiriirtaa cufnaanta iyo dabacsanaanta qalabka. Adkaha waxay leeyihiin dabacsanaan sare, taasoo u oggolaanaysa gariirka in si dhakhso ah loo gudbiyo.
Hawada heerkulkeedu yahay 0°C, xawaaraha codku waa qiyaastii 331 m/s. Xawaaraha codka ee hawada ayaa kordha marka heerkulku kordho, taas oo inta badan lagu qiyaaso qaacidada:
v ≈ 331 + 0,6T
iyadoo leh T gudaha °C. Taas macnaheedu waa in 20°C xawaaraha codku yahay qiyaastii 331 + 0,6(20) = 343 m/s. Arrimo kale sida qoyaanku waxay sidoo kale saameeyaan xawaaraha sababtoo ah waxay beddelaan cufnaanta hawada. Hawada qoyan ee badan waxay u janjeertaa inay si yar u kordhiso xawaaraha codka marka loo eego hawada qalalan.
Heerarka Xoogga iyo Xoogga Codka
Xoogga codku (I) waa awoodda hirarka dhawaaqa ee dhex gala meel la siiyay ilbiriqsigiiba, oo lagu cabbiro watts mitir laba jibbaaran (W/m²). Xoogga ayaa go'aamiya inta uu codku sareeyo. Marka masaafada isha codku korodho, xoogga badanaa wuu yaraadaa sababtoo ah tamartu waxay ku faaftaa meel weyn. Ilo dhibic ah oo si isku mid ah u soo baxaya, xoogga wuxuu si liddi ku ah u dhigmaa laba jibbaaran ee masaafada:
I ∝ 1/r².
Dhaqan ahaan, heerka xoojinta codka (β) waxaa badanaa loo isticmaalaa decibels (dB) sababtoo ah dhegta aadanuhu waxay si logarithm ah uga jawaabtaa codka. Qaacidadu waa:
β = 10 log (I/I₀)
iyadoo I₀ = 10⁻¹² W/m² ay tahay heerka ugu sarreeya ee maqalka aadanaha. Dhawaaqyada leh β oo ah qiyaastii 0 dB waa heerka maqalka, halka codadka ka sarreeya 120 dB ay sababi karaan xanuun ama dhaawac maqal. Miisaankani wuxuu ka caawiyaa cabbiraadda heerarka buuqa deegaanka, tusaale ahaan waddooyinka waaweyn ama warshadaha.
Soo noqnoqoshada, Timbre-ka, iyo Timbre-ka
Soo noqnoqoshada hirarka dhawaaqa waxay la xiriirtaa aragtida codka. Dhawaaqyada codka sare leh waxay leeyihiin soo noqnoqosho sare, halka codadka codka hoose leh ay leeyihiin soo noqnoqosho hoose. Heerka maqalka aadanaha guud ahaan waa qiyaastii 20 Hz ilaa 20.000 Hz. Dhawaaqyada ka hooseeya 20 Hz waxaa loo yaqaan infrasonic, halka kuwa ka sarreeya 20 kHz loo yaqaan ultrasound.
Marka laga reebo codka, waxaa sidoo kale jira tayada codka, ama timbre, kaas oo kala saara aaladaha muusikada, xitaa kuwa leh soo noqnoqoshada aasaasiga ah ee isku midka ah. Timbre waxaa saameeya halabuurka harmonic, kuwaas oo ah isku dhufashada soo noqnoqoshada aasaasiga ah ee ka dhasha qaababka mowjadaha adag. Tusaale ahaan, biyaano iyo gitaar ciyaaraya qoraalka "A" (440 Hz) wali way kala duwan yihiin sababtoo ah iswaafajinta kala duwan.
Dhacdooyinka ku jira Mowjadaha Dhawaaqa
Qaar ka mid ah dhacdooyinka muhiimka ah ee hirarka dhawaaqa waxaa ka mid ah milicsiga, dib-u-jajabinta, kala-goynta, faragelinta, iyo resonance-ka.
1. Milicsiga codka (echo iyo reverberation)
Milicsiga codku wuxuu dhacaa marka hirarka dhawaaqa ay ku dhacaan meel adag. Haddii codka milicsiga si cad loo maqlo ka dib dhawaaqii asalka ahaa, waxaa loo yaqaan echo. Haddii milicsiga uu is dul maro, oo uu dheereeyo codka, waxaa loo yaqaan reverberation.
2. Dib-u-soo-celinta codka
Dib-u-soo-celintu waxay dhacdaa marka codku dhex maro meel dhexdhexaad ah oo leh farqi heerkulka ama cufnaanta, taasoo beddelaysa xawaarihiisa. Tusaale ahaan, habeenkii, hawada u dhow dhulka ayaa qabow, taasoo u oggolaanaysa codku inuu si fog u socdo xaalado gaar ah.
3. Kala-soocid
Kala-duwanaanshuhu waa foorarsiga hirarka marka ay dhex maraan meelaha banaan ama cidhifyada caqabadaha. Codku si fudud ayuu u kala duwanaan karaa sababtoo ah hirarkiisu waa dheer yahay. Tani waa sababta codka wali loo maqli karo xitaa marka isha uu ka soo jeedo derbi ama albaab.
4. Faragelinta
Faragelintu waa isku-darka laba mowjadood oo keena kor u qaadis (wax-dhis) ama hoos u dhac (burbur). Faragelinta dhawaaqa waxaa loo isticmaali karaa tiknoolajiyada joojinta buuqa firfircoon iyadoo la soo saarayo mowjado ka baxsan marxaladda.
5. Cod-celin
Cod-baxu wuxuu dhacaa marka nidaamku si xooggan u gariiro soo noqnoqosho gaar ah oo la mid ah ama u dhow soo noqnoqoshadiisa dabiiciga ah. Tusaalooyinka dhawaaqyada waxaa ka mid ah aaladaha muusikada sida biibiilaha, gitaarka, iyo xubnaha biibiilaha, halkaas oo tiirka hawadu uu dhawaaq sameeyo, taasoo soo saarta cod ka sii weyn.
Codsiga Wave Sound
Mowjadaha dhawaaqa ayaa si weyn loogu isticmaalaa tignoolajiyada iyo sayniska. Daawada, mowjadaha ultrasonic waxaa loo isticmaalaa ultrasounds (ultrasounds) si loo baaro uurjiifka ama xubnaha gudaha iyada oo aan la samayn qalliin. Sayniska hagitaanka iyo badda, sonarku wuxuu adeegsadaa milicsiga hirarka dhawaaqa si loo cabbiro qoto dheer ee badda ama loo ogaado walxaha biyaha hoostooda ku jira. Warshadaha, ultrasonics waxaa loo isticmaalaa in lagu ogaado dildilaaca walxaha (tijaabinta aan burburin) iyo in lagu nadiifiyo walxaha yaryar iyadoo la adeegsanayo gariirka soo noqnoqda sare.
Isgaarsiin ahaan, makarafoonadu waxay hirarka dhawaaqa u beddelaan calaamado koronto, halka sameecadaha ay calaamadaha korontada dib ugu beddelaan hirarka dhawaaqa. Marka la dhisayo codka, aqoonta milicsiga iyo nuugista codka waxaa loo isticmaalaa in lagu naqshadeeyo hoolalka riwaayadaha si loo gaaro tayo wanaagsan oo cod ah loona yareeyo dib u dhaca xad-dhaafka ah.
Gabagabo
Mowjadaha dhawaaqu waa mowjado farsamo oo dhaadheer oo u baahan dhexdhexaad si ay u faafaan. Astaamaha codka waxaa lagu sharxi karaa tirooyin jireed sida soo noqnoqoshada, hirarka, xawaaraha, iyo xoojinta. Xawaaraha codka waxaa saameeya nooca dhexdhexaadka iyo heerkulka, halka aragtida qayladu ay la xiriirto xoojinta iyo heerka xoojinta ee decibels. Waxyaabaha sida milicsiga, faragelinta, kala-goynta, iyo resonance-ka waxay kobciyaan daraasadda mowjadaha dhawaaqa waxayna taageeraan codsiyada kala duwan ee tignoolajiyada, daawada, warshadaha, iyo isgaarsiinta. Marka aan fahanno fikradda mowjadaha dhawaaqa, waxaan sharxi karnaa ifafaale kala duwan oo acoustic ah oo nagu wareegsan waxaanan si wax ku ool ah oo ammaan ah u isticmaali karnaa codka.
-
Haddii aad rabto, waxaan ku dari karaa qaab-dhismeed warqad oo dhammaystiran (soo koobid, qaabaynta mashaakilaadka, ujeeddooyinka, dib u eegista aragtiyeed, dood, gabagabo, iyo qoraal-qoraal) oo aan ku habeyn karaa heerka dugsiga sare ama kulliyadda.
