טיטל: פארשטיין קלאַנג קוועלער: ביישפּיל פֿראַגעס און דיסקוסיע
הקדמה
קלאַנג איז אַ מעכאַנישע כוואַליע וואָס פאַרשפּרייט זיך דורך אַ מיטל ווי לופט, וואַסער, אָדער פעסטע מאַטעריאַלן. די דערשיינונג איז קריטיש פֿאַרן וואָכעדיקן לעבן, פֿון מענטשלעכער קאָמוניקאַציע און דעם הנאה פֿון מוזיק ביז טעכנאָלאָגישע אַפּליקאַציעס ווי סאָנאַר און אולטראַסאַונד. אין דעם אַרטיקל וועלן מיר אויספֿאָרשן פֿאַרשידענע קאָנצעפּטן פֿאַרבונדן מיט קלאַנג-קוואַלן דורך בייַשפּיל פּראָבלעמען וואָס וועלן העלפֿן אונדזער פֿאַרשטאַנד.
גרונט־קאָנצעפּט פֿון קלאַנג־קוואַלן
איידער מיר גייען אריין אין די ביישפיל פראבלעמען, לאמיר קורץ איבערקוקן דעם גרונט קאנצעפט פון קלאנג קוועלער. קלאנג ווערט געשאפן דורך די וויבראציע פון אן אביעקט, און עס זענען דא עטלעכע וויכטיגע אייגנשאפטן צו פארשטיין:
1. פרעקווענץ: די צאָל וויבראַציעס וואָס ווערן פּראָדוצירט דורך אַ קלאַנג-מקור פּער סעקונדע, געמאָסטן אין הערץ (הרץ). פרעקווענץ באַשטימט די הויך פון דעם קלאַנג.
2. אַמפּליטוד: די מאַגניטוד פון ווייבריישאַנז פון אַ קלאַנג מקור. אַמפּליטוד איז גלייך פֿאַרבונדן מיט די הויךקייט אָדער ווייכקייט פון די קלאַנג.
3. קלאַנג גיכקייט: די גיכקייט פון קלאַנג ווערירט לויטן מעדיום. למשל, קלאַנג באַוועגט זיך שנעלער אין וואַסער ווי אין לופט.
4. כוואַליע־לענג: די דיסטאַנץ צווישן צוויי קאָנסעקוטיווע שפּיצן פון אַ קלאַנג־כוואַליע.
בייַשפּיל פֿון קלאַנג-מקור פֿראַגעס
לאָמיר דיסקוטירן עטלעכע בייַשפּיל פֿראַגעס צו בעסער פֿאַרשטיין דעם באַגריף פֿון קלאַנג קוועלער.
פראגע 1: קלאַנג קוועלער און פרעקווענץ
א שטימגאפל פראדוצירט א קלאנג מיט א פרעקווענץ פון 440 הערץ. אויב די שנעלקייט פון קלאנג אין לופט איז 340 מעטער/סעקונדע, וואס איז די כוואליע-לענג פון דעם קלאנג וואס ווערט פראדוצירט דורך דער שטימגאפל?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
כוואַליע לענג קען מען קאַלקולירן מיט דער פאָרמולע:
\[ \lambda = \frac{v}{f} \]
וואו Δθ איז די כוואַליע־לענג, Δθ איז די שנעלקייט פֿון קלאַנג, און Δf איז די פֿרעקווענץ.
אַרייַן די ווערטן וואָס מיר האָבן:
[לאַמבדאַ = \frac{340 \, \text{מ/ס}}{440 \, \text{הרץ}} = 0.7727 \, \text{מ} \]
אַזוי, די כוואַליע לענג פון די געזונט וואָס ווערט פּראָדוצירט איז 0.7727 מעטער.
פראגע 2: קלאַנג אַמפּליטוד און אינטענסיטעט
צוויי אידענטישע קלאַנג-קוואַלן פּראָדוצירן צוויי כוואַליעס מיט אַמפּליטודן פון 2 איינהייטן יעדע. אויב די צוויי כוואַליעס ווערן קאָמבינירט, וואָס איז די מאַקסימום אַמפּליטוד וואָס קען פּראָדוצירט ווערן?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ווען צוויי כוואַליעס מיט דער זעלבער אַמפּליטוד און דער זעלבער פאַזע ווערן קאָמבינירט, איז די רעזולטירנדיקע מאַקסימום אַמפּליטוד די סומע פון זייערע אַמפּליטודן. אַזוי:
מאַקסימום אַמפּליטוד = 2 + 2 = 4 איינהייטן.
פראגע 3: דאפלער עפעקט
אַן אַמבולאַנס וואָס פֿאָרט זיך מיט 30 מעטער פּער סעקונדע קומט צו אַ שטייענדיקן פֿוסגייער. אויב די פֿרעקווענץ פֿון איר סירענע איז 700 הערץ און די שנעלקייט פֿון קלאַנג אין לופֿט איז 340 מעטער פּער סעקונדע, וואָס פֿרעקווענץ הערט דער פֿוסגייער?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
ניצט די דאָפּלער עפֿעקט פֿאָרמולע פֿאַר אַ מקור וואָס דערנענטערט זיך צו אַ צוהערער:
[f' = f (\frac{v + v_o}{v – v_s} רעכטס)]
דאָ, \(f' \) איז די באַאָבאַכטע פרעקווענץ, \(v \) איז די גיכקייט פון קלאַנג אין לופט, \(v_o \) איז די גיכקייט פון דעם צוהערער (0 מעטער/סעק. ווייל דער פוסגייער איז סטאַציאָנירנדיק), און \(v_s \) איז די גיכקייט פון דער מקור (דער אַמבולאַנס).
[f' = 700, הערץ (340, מעטער/סעק + 0, מעטער/סעק/340, מעטער/סעק – 30, מעטער/סעק)]
[f' = 700, \text{Hz} \left( \frac{340}{310} \right) \]
\[f' = 768.39 \, \text{Hz} \]
אַזוי, די אָפטקייט וואָס דער פוסגייער הערט איז אַרום 768.39 הערץ.
פראגע 4: רעזאנאַנץ
אן אפענע רעזאנאנץ רער האט א לענג פון 0.85 מעטער. אויב די שנעלקייט פון קלאנג אין לופט איז 340 מעטער/סעקונדע, וואס איז די גרונט-פרעקווענץ פון דעם רעזאנאנץ?
פֿאַרעפֿנטלעכט:
פֿאַר אַן אָפֿענע רער, קען מען אויסרעכענען די פֿונדאַמענטאַלע פֿרעקווענץ מיט דער פֿאָרמולע:
\[f = \frac{v}{2L} \]
וואו \(L \) איז די לענג פון דער רער.
[f = \frac{340 \, \text{m/s}}{2 \times 0.85 \, \text{m}} \]
\[ f = 200 \, \text{Hz} \]
אַזוי, די פונדאַמענטאַלע אָפטקייט פון די רעזאָנאַנס רער איז 200 הערץ.
קעסימפּולאַן
פֿאַרשטיין קלאַנג קוועלער און פֿאַרבונדענע דערשיינונגען ווי פֿרעקווענץ, אַמפּליטוד, גיכקייט, און דער דאָפּלער עפֿעקט איז וויכטיק אין דער פֿיזיק פֿון קלאַנג. די בייַשפּיל פּראָבלעמען אויבן אילוסטרירן ווי די קאָנצעפּטן ווערן געווענדט אין פֿאַרשידענע סיטואַציעס. דורך שטודירן און פּראַקטיצירן די פּראָבלעמען, קענען מיר פֿאַרטיפֿן אונדזער פֿאַרשטאַנד פֿון ווי קלאַנג אַרבעט אַרום אונדז. פֿאָרזעצן צו פּראַקטיצירן און אויספֿאָרשן פֿאַרשידענע רעסורסן צו פֿאַרשטאַרקן אייער וויסן פֿון קלאַנג.
