این اثر دن راسل تحت مجوز Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4. 0 International مجوز دارد. بر اساس کاری در http://www. acs. psu. edu/drussell/demos. html.
محتوای این صفحه در ابتدا در 24 ژانویه 2012 ارسال شده است. کد HTML در 16 مارس 2013 برای سازگاری با HTML5 اصلاح شد.
حالت های ارتعاشی یک چنگال تنظیم
حالت های ارتعاشی چنگال تنظیم که در زیر نشان داده شده است از یک مدل کامپیوتری COMSOL Multiphysics که توسط یکی از دانش آموزان سابق من (اریک راجرز) ساخته شده است، استخراج شده است. در حالی که عضو هیئت علمی فیزیک دانشگاه کترینگ بودم، چندین سال تدریس کردم.
حالت اساسی (426 هرتز)
حالت اساسی ارتعاش حالتی است که معمولاً با چنگال های تنظیم مرتبط است. این شکل حالتی است که فرکانس آن روی چنگال چاپ شده است که در این حالت 426 هرتز است. دو تیغه چنگال به طور متناوب به سمت یکدیگر حرکت می کنند و از یکدیگر دور می شوند و هر کدام مانند تیرهای کنسول خم می شوند و در ساقه ثابت و در انتهای دیگر آزاد هستند. این یک حالت متقارن است، زیرا دو لاستیک تصویر آینه ای از یکدیگر هستند.
هنگام ارتعاش در حالت اساسی، به نظر می رسد که ساقه چنگال ثابت است. با این حال، ساقه در واقع در فرکانس اصلی و همچنین در هارمونیک دوم، 852 هرتز - دو برابر فرکانس اساسی (حتی هیچ حالت ارتعاشی چنگال در این فرکانس وجود ندارد) بالا و پایین می‌رود. این حرکت ساقه بسیار کوچک است و اگر نوک انگشت را در پایین ساقه قرار دهید، به سختی قابل احساس است. اما، می توان آن را به طور موثر با لمس ساقه یک چنگال ارتعاشی روی میز، در یا صفحه صدای پیانو نشان داد.
حالت ارتعاش اساسی یک چنگال تنظیم صدا را به عنوان یک منبع صوتی چهارقطبی طولی (یا خطی) [1] با یک انتقال کاملاً مشخص بین الگوهای تابشی میدان نزدیک و میدان دور منتشر می‌کند.[2،3] نمودار سمت چپ، الگوی جهت اندازه گیری شده میدان نزدیک (نقاط) را نشان می دهد که نشان دهنده سطح فشار صوت به عنوان تابعی از زاویه اطراف دوشاخه به همراه مدل نظری (منحنی) برای یک چهارقطبی طولی است.[2]
حالت صدای زنگ (2585 هرتز)
این دومین حالت ارتعاش متداول است. این ناشی از ضربه زدن به لکه های چنگال در برابر یک شیء سخت است. این حالت حالت دوم برای یک نوار بدون گیره است و فرکانس بسیار بالاتری دارد (تقریباً 6. 26 برابر بیشتر از اساسی). صدای Clang ممکن است بلندتر از اساسی به نظر برسد زیرا گوش انسان نسبت به فرکانس های بین 1000 هرتز و 4000 هرتز بسیار حساس تر است در حالی که گوش فرکانس های زیر 500 هرتز را خیلی خوب نمی شنود.
این همچنین یک حالت متقارن است ، زیرا این دو رنگ تصاویر آینه ای از یکدیگر هستند.
حالت های نامتقارن (خم شدن درون هواپیما)
علاوه بر حالت های بنیادی متقارن و Clang ، یک چنگال تنظیم همچنین می تواند خانواده ای از حالت های خمش درون هواپیما را نشان دهد ، مشابه حالت های ارتعاش یک نوار جامد بدون گیره. به جای هر رنگ نوسان به عنوان یک نوار بدون گیره جداگانه ، کل چنگال به عنوان یک شی ارتعاش می کند. انیمیشن ها در سمت راست سه شکل اول حالت بدون گیره را برای چنگال تنظیم نشان می دهند. فرکانس ها (از چپ به راست) 385 هرتز ، 2171 هرتز و 4772 هرتز است. توجه کنید که اولین مورد از این حالت ها دارای فرکانس پایین تر از حالت اساسی در 426 هرتز است.
اولین حالت خم شدن درون هواپیما (385 هرتز) به عنوان منبع دو قطبی صدا را تابش می کند.[2] طرح در سمت چپ الگوی هدایت اندازه گیری شده (نقاط) را نشان می دهد که سطح فشار صدا را به عنوان تابعی از زاویه در اطراف چنگال به همراه مدل نظری (منحنی) برای یک منبع دو قطبی نشان می دهد.[2]
حالت های خمش خارج از هواپیما
علاوه بر حالت های خمشی درون هواپیما ، یک چنگال تنظیم نیز چندین حالت خمش خارج از هواپیما را نشان می دهد که در آن چنگال مانند یک نوار جامد عمل می کند ، و به طور عمود بر صفحه تیلها ارتعاش می کند. فرکانس ها (چپ به راست): 457 هرتز ، 2861 هرتز. کمترین این حالت ها بسیار نزدیک به فرکانس اساسی است.
اولین حالت خمش خارج از هواپیما (457 هرتز) صدا را به عنوان منبع دو قطبی تابش می کند. طرح در سمت چپ الگوی هدایت اندازه گیری شده (نقاط) را نشان می دهد که سطح فشار صدا را به عنوان تابعی از زاویه اطراف چنگال به همراه مدل نظری (منحنی) برای یک منبع دو قطبی نشان می دهد.[2]
حالت های خمش خارج از هواپیما نامتقارن
یک چنگال ، که در ساقه گیره شده است ، همچنین حالت های نامتقارن خارج از هواپیما را نشان می دهد که در آن دو رنگ عمود بر صفحه چنگال نوسان می کنند ، اما در جهت های مخالف به یکدیگر. چنگال اساساً به جلو و عقب می پیچد - مانند حالت های پیچشی پیچشی یک نوار جامد. فرکانس های این دو حالت لرزش 537 هرتز و 3102 هرتز است. این حالت ارتعاش به طور خلاصه توسط Backus در متن وی در مورد آکوستیک موسیقی مورد بحث قرار می گیرد.[4]
اولین حالت خمش خارج از هواپیما (537 هرتز) صدا را به عنوان یک منبع چهارگانه جانبی تابش می کند. طرح در سمت چپ الگوی هدایت اندازه گیری شده (DOTS) را نشان می دهد که سطح فشار صدا را به عنوان تابعی از زاویه اطراف چنگال به همراه مدل نظری (منحنی) برای یک چهارگانه جانبی نشان می دهد.[2]
