Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìlò Ìgbì Ohùn
Ìgbì ohùn jẹ́ ohun tó wọ́pọ̀ ní ìgbésí ayé ojoojúmọ́. Láti ìró ìró ohùn rẹ sí ìsọ̀rọ̀, ohùn ń kó ipa pàtàkì nínú ìgbésí ayé ènìyàn. Nínú ìmọ̀ fisiksi, a máa ń kẹ́kọ̀ọ́ nípa ìgbì ohùn láti lóye àwọn ànímọ́ wọn, ìwà wọn, àti àwọn ohun tí wọ́n ń lò ní onírúurú ẹ̀ka. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò àwọn àpẹẹrẹ onírúurú ohun èlò ìró ohùn láti fúnni ní òye tó dára jù nípa kókó ọ̀rọ̀ yìí.
Lílóye Àwọn Ìgbì Ohùn
Kí a tó bẹ̀rẹ̀ sí í wo àwọn ìbéèrè àpẹẹrẹ, ẹ jẹ́ kí a ṣe àtúnyẹ̀wò ohun tí ìgbì ohùn jẹ́. Ìgbì ohùn jẹ́ ìgbì ẹ̀rọ tí ó ń rìn nípasẹ̀ àwọn ohun èlò ìrọ̀rùn bíi afẹ́fẹ́, omi, tàbí àwọn ohun èlò líle. Ìró ni a ń ṣe nípasẹ̀ ìgbọ̀nsẹ̀ ohun kan tí ó ń fa ìyípadà nínú ìfúnpá nínú ohun èlò tí ó yí i ká, ìyípadà yìí sì ń tàn ká bí ìgbì.
Àwọn ìgbì ohùn ní àwọn ànímọ́ bíi ìgbì ohùn, ìgbì omi, iyára, àti ìbúgbà. Ìgbì ohùn ni ó ń pinnu bí ohùn náà ṣe ga tó tàbí tó kéré tó, tí a ń wọ́n ní hertz (Hz), nígbà tí ìbúgbà ohùn náà ń pinnu bí ohùn náà ṣe ga tó.
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìlò Ìgbì Ohùn
Àwọn àpẹẹrẹ ìbéèrè wọ̀nyí ni a ṣe láti dán òye wò nípa bí àwọn ìlànà ìgbì ohùn ṣe ń ṣiṣẹ́ ní onírúurú ipò gidi.
Ibeere 1: Ipa Doppler lori Awọn Sirens Ambulance
Ìbéèrè: Olùwòran kan dúró ní ẹ̀gbẹ́ ọ̀nà bí ọkọ̀ ambulance kan ṣe ń rìn ní 30 m/s. Tí iyàrá ìró nínú afẹ́fẹ́ bá jẹ́ 340 m/s, tí ìyípo gangan ti siren náà sì jẹ́ 1000 Hz, kí ni ìyípo ti siren tí olùwòran náà gbọ́ bí ọkọ̀ ambulance náà ṣe ń sún mọ́ ọn tí ó sì ń kúrò lọ́dọ̀ rẹ̀?
Àlàyé: Ìbéèrè yìí lo èrò ipa Doppler, èyí tí í ṣe ìyípadà nínú ìgbà tí àwọn ìgbì ohùn bá ń gbà láti ọ̀dọ̀ olùwòran nítorí ìṣípopọ̀ orísun ohùn sí olùwòran.
Jawaban:
1. Nígbà tí ọkọ̀ ambulance bá sún mọ́ olùwòran náà:
\[
f' = f \left(\frac{v + v_0}{v – v_s}\right)
\]
níbi tí \(f'\) jẹ́ ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ tí a gbọ́, \(f\) jẹ́ ìgbóhùnsáfẹ́fẹ́ orísun, \(v\) jẹ́ iyára ohùn, \(v_0\) jẹ́ iyára olùwòran (nínú ọ̀ràn yìí 0 nítorí pé olùwòran dúró), àti \(v_s\) jẹ́ iyára orísun (ọkọ alaisan).
\[
f' = 1000 \osi(\frac{340}{340 – 30}\ọtun) \to 1093 Hz
\]
2. Nígbà tí ọkọ̀ ambulansi bá ń wakọ̀ lọ:
\[
f' = f \left(\frac{v – v_0}{v + v_s}\right)
\]
\[
f' = 1000 \osi(\frac{340}{340 + 30}\ọtun) \iwọn 915 Hz
\]
Ìbéèrè 2: Ìró ohùn nínú Píìpù Ṣíṣí
Ìbéèrè: Píìpù organ tí a ṣí ní ìpẹ̀kun méjèèjì ní gígùn tó 85 cm. Kí ni ìpele pàtàkì ti píìpù yìí tí iyára ìró nínú afẹ́fẹ́ bá jẹ́ 340 m/s?
Àlàyé: Nínú páìpù tí ó ṣí sílẹ̀, ìró ohùn máa ń wáyé nígbà tí gígùn páìpù náà bá jẹ́ ìlọ́po méjì ìdajì ìgbìn. Fún ohùn ìpìlẹ̀, gígùn páìpù náà dọ́gba pẹ̀lú ìdajì ìgbìn (\(\lambda/2\)).
Jawaban:
1. Gígùn \(\lambda\) fún ohùn ìpìlẹ̀ (ìgbàgbọ́ pàtàkì) ni:
\[
\lambda = 2L = 2 \igba 0.85 \ọrọ{ m} = 1.7 \ọrọ{ m}
\]
2. A ṣe ìṣirò ìgbàkúgbà (\(f\)) nípa lílo fọ́múlá:
\[
f = \frac{v}{\lambda} = \frac{340}{1.7} \approx 200 \text{ Hz}
\]
Ìbéèrè 3: Ìwọ̀n Ìró àti Ìwọ̀n Ìró
Ìbéèrè: Ẹ̀rọ kan máa ń mú ìró jáde pẹ̀lú agbára 0.5 W. Tí a bá gbé ẹ̀rọ náà sí yàrá onígun mẹ́rin tí a ti sé pa pẹ̀lú ẹ̀gbẹ́ 10 m, kí ni ìwọ̀n ìró tó wà láàárín yàrá náà? Gbà pé gbogbo agbára ìró náà ń jáde déédé ní gbogbo ìhà.
Àlàyé: Ìwọ̀n ìró (\(I\)) ni agbára fún agbègbè kọ̀ọ̀kan. A wọ́n ìpele ìró (\(L\)) ní decibels (dB).
Jawaban:
1. Ṣírò bí ohùn náà ṣe le tó:
\[
I = \frac{P}{A} = \frac{0.5}{4\pi r^2}
\]
Ní àárín yàrá náà, ìdajì ẹ̀gbẹ́ onígun mẹ́rin (5 m) wà ní àárín yàrá náà:
\[
I = \frac{0.5}{4\pi (5)^2} = \frac{0.5}{314} \approx 0.00159 \text{ W/m}^2
\]
2. Ṣírò ìpele ìgbóná ohùn (\(L\)) nínú dB:
\[
L = 10 \log_{10} \left(\frac{I}{I_0}\right)
\]
Níbi tí \(I_0 = 1 \igba 10^{-12} \text{ W/m}^2\) jẹ́ agbára ìtọ́kasí:
\[
L = 10 \log_{10} \left(\frac{0.00159}{1 \times 10^{-12}}\right) \approx 92.02 \text{ dB}
\]
Ipari
Àwọn ìgbì ohùn ń kó ipa pàtàkì ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ẹ̀ka, àti òye àwọn ohun tí wọ́n ń lò ṣe pàtàkì nínú ìmọ̀ sáyẹ́ǹsì àti ìmọ̀ ẹ̀rọ. Nípa kíkẹ́kọ̀ọ́ àwọn àpẹẹrẹ bí èyí tí ó wà lókè yìí, a lè lóye bí ìlànà ìgbì ohùn ṣe kan àwọn ipò gidi, bí ipa Doppler, ìró ohùn nínú àwọn ohun èlò orin, àti wíwọ̀n bí ohùn ṣe le tó.
Gẹ́gẹ́ bí akẹ́kọ̀ọ́ tàbí onímọ̀ nípa iṣẹ́ yìí, òye tó dára nípa àwọn èrò pàtàkì àti àwọn ohun tí wọ́n lò yóò mú kí ìṣòro àti ìṣẹ̀dá tuntun nípa ìmọ̀ ẹ̀rọ tó ní í ṣe pẹ̀lú ohùn àti ohùn rọrùn.
