تأخر الصوت والصدى: متى نقسم مسافة الانتقال على اثنين؟
افصل التأخر في اتجاه واحد عن زمن عودة الصدى، وحوّل الثواني إلى ميلي ثانية، واختر سرعة صوت مناسبة.
الطريقة
يحتاج الصوت إلى وقت لعبور المسافة. إذا فصلت مسافة d بين المصدر والمستمع، فالتأخر في اتجاه واحد يساوي d مقسومة على سرعة الصوت c. أما الصدى فيذهب إلى سطح ثم يعود، فيكون مساره ضعف المسافة إلى السطح عندما يتساوى طول الاتجاهين.
وحّد الوحدات قبل الحساب. تعطي المسافة بالأمتار والسرعة بالأمتار في الثانية زمناً بالثواني؛ اضربه في 1000 لتحصل على الميلي ثانية. إذا كان الجهاز يقيس زمن الذهاب والعودة، اقسم المسافة الكلية المقطوعة على اثنين لتقدير بُعد السطح العاكس.
في مثال تعليمي، استخدم مسافة 34.3 متراً وسرعة صوت مفترضة 343 متراً في الثانية. يبلغ التأخر المباشر 0.1 ثانية، أي 100 ميلي ثانية. يعود الانعكاس من سطح يبعد 34.3 متراً بعد 0.2 ثانية، أي 200 ميلي ثانية، تحت الافتراضات المبسطة نفسها.
عرض البيانات
- تأخر اتجاه واحد
- 100 ms 34.3 / 343 × 1000
- صدى ذهاب وعودة
- 200 ms 2 × 34.3 / 343 × 1000
مثال محلول
في مثال تعليمي، استخدم مسافة 34.3 متراً وسرعة صوت مفترضة 343 متراً في الثانية. يبلغ التأخر المباشر 0.1 ثانية، أي 100 ميلي ثانية. يعود الانعكاس من سطح يبعد 34.3 متراً بعد 0.2 ثانية، أي 200 ميلي ثانية، تحت الافتراضات المبسطة نفسها.
لعكس المثال، يعطي صدى بزمن 0.2 ثانية مسافة إلى السطح مقدارها 343 × 0.2 ÷ 2 = 34.3 متراً. حذف القسمة على اثنين يعطي 68.6 متراً، وهي المسافة الكاملة التي قطعها الصوت لا بُعد السطح. عادةً يستخدم التأخر بين مكبر الصوت والمستمع معادلة الاتجاه الواحد.
One-way time = distance / sound speed
At 34.3 m and 343 m/s: one-way = 0.1 s = 100 ms
Echo return = 2 × 34.3 / 343 = 0.2 s = 200 ms
Reflector distance = sound speed × echo time / 2
السرعة 343 متراً في الثانية افتراض مناسب لمثال قرب درجة حرارة الغرفة وليست ثابتاً عاماً. تؤثر الحرارة والوسط في سرعة الصوت، وتضيف الرياح والانعكاسات والأجهزة تأخيرات أخرى. لا يصمم هذا الحساب البسيط نظام مكبرات صوت ولا يقدم قياس مسافة يعتمد عليه للسلامة.
عرض البيانات
- من المصدر إلى العاكس
- 34.3 m / 343 m/s
- من العاكس إلى المصدر
- 34.3 m / 343 m/s
- استخدم نصف المسار الكلي
- 343 × 0.2 / 2 = 34.3 m
الفحوص والحدود
السرعة 343 متراً في الثانية افتراض مناسب لمثال قرب درجة حرارة الغرفة وليست ثابتاً عاماً. تؤثر الحرارة والوسط في سرعة الصوت، وتضيف الرياح والانعكاسات والأجهزة تأخيرات أخرى. لا يصمم هذا الحساب البسيط نظام مكبرات صوت ولا يقدم قياس مسافة يعتمد عليه للسلامة.