การสั่นพ้องของเสียง (Resonance)

 การสั่นพ้องของเสียง (Resonance)

ก . ความถี่ธรรมชาติ หมายถึง ความถี่ในการสั่นของวัตถุที่สั่นหรือแกว่งอย่างอิสระ เช่น การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาในรูปที่

f = 1111

g = อัตราเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วง มีหน่วยเป็น m/s2

dddd= ความยาวของเชือกมีหน่วยเป็น m

f = ความถี่ธรรมชาติ มีหน่วยเป็น Hz

2222รูปที่ 13 การแกว่งอย่างอิสระของลูกตุ้มนาฬิกา

เมื่อเราดึงลูกตุ้มให้แนวเชือกเบนไปจากแนวดิ่งเล็กน้อยแล้วปล่อย ลูกตุ้มจะแกว่งหรือสั่นไปมาอย่างอิสระด้วยความถี่ธรรมชาติ ซึ่งไม่ขึ้นกับขนาดของลูกตุ้ม แต่จะขึ้นกับความยาวเชือก และอัตราเร่งเนื่องจากความโน้มถ่วง

ตัวอย่าง 13 การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาจะเป็นอย่างไรถ้าเชือกยาวขึ้น

วิธีทำ การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาจะมีความถี่ธรรมชาติประจำตัว เมื่อความยาวเชือกมีค่าค่าหนึ่ง แต่ถ้าความยาวเชือกมากขึ้น ความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้มนาฬิกาจะน้อยลงหรืออัตราการแกว่งจะน้อยลง

ตัวอย่าง 14 การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาชุดเดียวกันบนโลกและบนดวงจันทร์จะเป็นอย่างไร

วิธีทำ การแกว่งของลูกตุ้มนาฬิกาจะมีความถี่ธรรมชาติประจำตัวโดยแปรผันตรง 10000 เมื่อ g เป็นอัตราเร่งโน้มถ่วง ถ้าอยู่บนผิวโลกค่า g = 9.8 m/s2 แต่เมื่อไปอยู่บนผิวดวงจันทร์ ค่า g จะมีค่าเป็น aaaa เท่าของผิวโลก แสดงว่าที่ผิวโลกความถี่ธรรมชาติของลูกตุ้มนาฬิกาจะมีค่ามากกว่าความถี่ธรรมชาติที่ผิวดวงจันทร์

ข . การสั่นพ้อง เป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อมีแรงกระทำกับวัตถุทำให้วัตถุสั่นหรือแกว่งโดยที่แรงที่มากระทำนั้นมีความถี่ตรงกับความถี่ธรรมชาติของวัตถุนั้น

จากรูป 14( ก ) bbbbbออกแรง ccccผลักครั้งเดียว bbbbbไม่เกิดการสั่นพ้อง bbbbbวัตถุจะหยุดแกว่งในที่สุด

จากรูป 14( ข ) bbbbbออกแรง ccccผลักความถี่ใดๆ bbbbbไม่เกิดความสั่นพ้อง bbbbbวัตถุแกว่งด้วยความถี่ของแรง

จากรูป 14( ค ) bbbbbออกแรง ccccผลักด้วยความถี่ธรรมชาติของวัตถุ bbbbbเกิดการสั่นพ้อง bbbbbวัตถุแกว่งด้วยความถี่ธรรมชาติและแอมพลิจูดมากขึ้นเรื่อยๆ

3333

รูปที่ 14

ค . การสั่นพ้องของเสียง                                               4444 556

รูปที่ 15

ถ้านำส้อมเสียงที่ให้ความถี่ f รอบ / วินาที ไปเคาะที่ปากของหลอดเรโซแนนซ์ที่ภายในมีลูกสูบชักเข้าออกได้ ดังรูป 15( ก ) พบว่าถ้าเลื่อนลูกสูบมาไว้ ณ ตำแหน่ง  66666 ของคลื่นเสียง จากปากหลอด  ดังรูป 15( ข ) เราจะได้ยินเสียงดังมาก เมื่อดึงลูกสูบลงไปจากเดิมอีก 77777 ก็จะได้ยินเสียงดังมากอีกครั้ง และจะเป็นอย่างนี้เรื่อยๆไป ปรากฏการณ์ที่ได้ยินเสียงดังมาก แบบนี้เรียกว่า การสั่นพ้องของเสียง

ระยะห่างระหว่างตำแหน่งลูกสูบที่เกิดเสียงดังครั้งแรกกับครั้งถัดไป = 77777

ระยะห่างระหว่างตำแหน่งผิวน้ำที่เกิดเสียงดังครั้งแรกกับครั้งถัดไป = 77777

กรณีนี้เกิดจากเสียงที่ถูกส่งออกจากส้อมเสียงแทรกสอดกับคลื่นเสียงที่สะท้อนจากลูกสูบแล้วเกิดคลื่นนิ่ง และที่ปากหลอดเป็นปลายเปิด จะเป็น ปฏิบัพของการกระจัด เสมอ ส่วนที่ลูกสูบหรือปลายหลอดด้านปิดจะเป็น บัพของการกระจัด

1. การสั่นพ้องของเสียงจากท่อปลายปิดหนึ่งข้าง          77777 88888                  ให้ L เป็นความยาวของท่อ จะสามารถหาความถี่ธรรมชาติของลำอากาศในท่อได้ ดังนี้

                                                 99999                           n =1,3, 5,…. …………….(6)

2.การสั่นพ้องของเสียงจากท่อปลายเปิดทั้งสองข้าง    eeeee     ถ้า L เป็นความยาวของท่อ ในการเกิดการสั่นพ้อง สามารถหาความถี่ธรรมชาติของลำอากาศในท่อได้ ดังนี้

ffff       n = 1, 2, 3,…. …………….(7)

 

 

แหล่งที่มาของเนื้อหาและรูปภาพ : http://202.143.132.2/e-learning/el14/sc/sc40_023/sound/sound6.htm

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s