آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
محاسبهٔ فاصله با حسگر فراصوتی
حسگر صدا رو می‌فرسته و منتظر پژواک می‌مونه. اگه زمان برگشت دو برابر بشه، فاصله هم دو برابر می‌شه؟
آزمایش رو شروع کنبرای شروع، دما رو روی ۲۰ درجه و زمان پژواک رو روی ۰٫۰۹ ثانیه بذار؛ بعد هر بار فقط یک کنترل رو تغییر بده و نتیجه رو مقایسه کن.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
پژواک دیرتر برگرده، جسم دورتره؟
دمای هوا رو روی ۲۰ درجه نگه دار. یک بار زمان پژواک رو روی ۰٫۰۳ ثانیه بذار و بار دوم روی ۰٫۰۹ ثانیه؛ سرعت صدا رو هم یادداشت کن.
حدست چیه؟ زمان پژواک سه برابر می‌شه؛ فاصله هم سه برابر می‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
سرعت صدا در هر دو حالت ۳۴۳٫۴ متر بر ثانیه می‌مونه. فاصله از ۵٫۱۵ متر به ۱۵٫۴۵ متر می‌رسه؛ یعنی سه برابر. وقتی دما ثابته، زمان پژواک بیشتر یعنی مسیر رفت‌وبرگشت طولانی‌تر و جسم دورتره.
هوای گرم‌تر چه اثری روی فاصله داره؟
زمان پژواک رو روی ۰٫۰۵ ثانیه نگه دار. دما رو یک بار روی ۰ درجه و بار دیگه روی ۴۰ درجه بذار و سرعت صدا و فاصله رو مقایسه کن.
حدست چیه؟ با زمان پژواک یکسان، وقتی هوا گرم‌تره فاصلهٔ حساب‌شده بیشتر می‌شه یا کمتر؟
توضیح نتیجه رو ببین
در ۰ درجه، سرعت ۳۳۱٫۴ و فاصله ۸٫۲۹ متره. در ۴۰ درجه، سرعت ۳۵۵٫۴ و فاصله ۸٫۸۹ متر می‌شه؛ حدود ۰٫۶ متر بیشتر. این مدل با گرم‌تر شدن هوا، سرعت صدا رو بیشتر می‌گیره.
چرا مسیر صدا رو نصف می‌کنیم؟
دما رو روی ۲۰ درجه و زمان پژواک رو روی ۰٫۰۷ ثانیه بذار. حاصل سرعت صدا ضرب‌در زمان رو حساب کن و با فاصلهٔ نمایش‌داده‌شده مقایسه کن.
حدست چیه؟ حاصل ضرب، فاصلهٔ حسگر تا جسمه یا مجموع مسیر رفت‌وبرگشت صدا؟
توضیح نتیجه رو ببین
سرعت صدا ۳۴۳٫۴ و فاصلهٔ نمایش‌داده‌شده ۱۲٫۰۲ متره. حاصل ضرب سرعت در زمان، حدود ۲۴٫۰۴ متر مسیر رفت‌وبرگشته؛ برای فاصلهٔ یک‌طرفه از حسگر تا جسم، این مقدار رو نصف می‌کنیم.
پشت این حرکت چه خبره؟
زمان پژواک چه چیزی رو می‌سنجه؟
زمان پژواک از وقتی شروع می‌شه که حسگر صدا رو می‌فرسته و وقتی تموم می‌شه که بازتابش برمی‌گرده. پس این زمان فقط برای رفتن صدا نیست؛ برگشتش رو هم شامل می‌شه.
دما و سرعت صدا
v=331.4+0.6*T
در این مدل، سرعت صدا در هوا با یک رابطهٔ خطی از دما حساب می‌شه: هر یک درجه افزایش دما، سرعت محاسبه‌شده رو ۰٫۶ متر بر ثانیه بالا می‌بره. این یک تقریب ساده‌ست؛ در هوای واقعی، شرایط هوا هم می‌تونه روی سرعت صدا اثر بذاره.
از زمان تا فاصله
d=v*t/2
برای پیدا کردن فاصلهٔ حسگر تا جسم، سرعت صدا رو در زمان پژواک ضرب می‌کنیم و حاصل رو نصف می‌کنیم؛ چون صدا همین مسیر رو یک بار تا جسم می‌ره و یک بار برمی‌گرده. در فرمول، t زمان کل رفت‌وبرگشته، نه فقط زمان رفت.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
اگه پژواک بعد از ۰٫۰۵ ثانیه برگرده، چرا برای فاصله زمان رو نصف می‌کنیم؟
چون صدا توی این ۰٫۰۵ ثانیه هم تا جسم می‌ره و هم برمی‌گرده. ضرب سرعت صدا در زمان، کل مسیر رو می‌ده؛ فاصلهٔ حسگر تا جسم نصف اون مسیره. مثلاً در ۲۰ درجه، مدل سرعت ۳۴۳٫۴ متر بر ثانیه رو حساب می‌کنه و فاصلهٔ یک‌طرفه حدود ۸٫۵۹ متر می‌شه.
سؤال‌های رایج
چرا زمان پژواک رو نصف نمی‌کنیم؟
لازم نیست زمان رو نصف کنی؛ وقتی سرعت رو در زمان کل پژواک ضرب می‌کنی، مسیر رفت‌وبرگشت به دست می‌آد. نصف کردن حاصل، فاصلهٔ یک‌طرفه تا جسم رو می‌ده.
چرا تغییر دما فاصلهٔ حساب‌شده رو عوض می‌کنه؟
چون مدل سرعت صدا رو با دمای هوا تغییر می‌ده. اگر زمان پژواک ثابت بمونه، سرعت بیشتر یعنی فاصلهٔ محاسبه‌شده هم بیشتره.
رطوبت و باد هم روی نتیجه اثر دارن؟
در هوای واقعی ممکنه شرایط هوا روی صدا و زمان رسیدنش اثر بذارن، ولی این مدل فقط دما و زمان پژواک رو می‌گیره و رطوبت و باد رو حساب نمی‌کنه.
این عدد فاصلهٔ واقعی یک حسگره؟
نه؛ این یک محاسبهٔ آموزشی با زمان پژواک و یک تقریب برای سرعت صداست. حسگر واقعی ممکنه به بازتاب صدا، دقت زمان‌سنج و شرایط محیط هم وابسته باشه.