13 Voorbeelde van Meganiese Golwe
1. Faseverskil van transversale golwe
Kyk na die volgende sinusvormige golfbeeld!
As die golflengte van die sinusoïde hierbo 80 cm is, dan is die punt wat 'n faseverskil van ¾ het ...
A. P met Q
B.P met R
C.P met S
D. Q met S
E.R met S
Bespreking
PQ = 3/4 golflengte
PR = 1 1/2 = 1,5 golflengtes
PS = 2 golflengtes
QS = 1 1/4 = 1,25 golflengtes
RS = 1/2 golflengte
Die korrekte antwoord is A.
2. Oop en geslote orrelpype
Twee orrelpype word voorsien, een oop en die ander toe, elk met dieselfde lengte. As die spoed van klank in lug 340 m/s is, dan is die verhouding van die botoonfrekwensies van die twee oop orrelpype tot die botoonfrekwensies van die twee toe orrelpype…
Bespreking
Dit is bekend:
Die lengte van 'n oop en geslote orrelpyp is dieselfde.
Klankspoed in lug (v) = 340 m/s
Gevra:
Antwoord: Vergelyking van die frekwensie f van die tweede botoon (f3 ) van 'n oop en geslote orrelpyp
Oop orrelpyp
'n Oop orrelpyp of oop buis is 'n buis waarvan beide punte oop is soos in die prentjie aan die kant.
Die figuur regs is 'n grafiek van klankgolwe in 'n oop orrelpyp, waar die nodusse lugdigtheid en die antinodusse lugspanning verteenwoordig.
Fundamentele toonhoogte (f 1 ) = v / 2L = 340/2L = 170/L
Tweede botoon (f3 ) = 3 f1 = 3 (170/L) = 510/L
Geslote orrelpyp
'n Geslote orrelpyp, of geslote buis, is 'n buis met die een punt oop en die ander toe, soos in die figuur hieronder getoon. As beide punte van die buis toe is, kan die buis nie gebruik word nie.
Die figuur regs is 'n grafiek van klankgolwe in 'n geslote orrelpyp, waar die nodusse lugdigtheid en die antinodusse lugspanning verteenwoordig.
Fundamentele toonhoogte (f 1 ) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Tweede botoon (f3 ) = 3 f1 = 3 (85/L) = 255/L
Vergelyking van die tweede botoonfrekwensie f ( f3 ) van oop en geslote orrelpype
510/L : 255/L
510: 255
2: 1
'n Klankgolfbron met 'n krag van 12,56 W stuur golwe homogeen in die omliggende medium uit. Die drempelintensiteit van klank is 10 -12 Wm -2 . Die grootte van die stralingsintensiteit van die golf op 'n afstand van 10 meter vanaf die bron is...
Bespreking
Dit is bekend:
Daya = 12,56 Watt
Klankdrempelintensiteit (I o ) = 10 -12 Wm -2
Afstand (r) = 10 meter
Gevra: Intensiteitsvlak (TI)
antwoord:
Die formule vir die verband tussen krag (P), intensiteit (I) en afstand (r):
Intensiteitsvlak (TI):
4. Klankintensiteit
'n Luidsprekerstelsel straal 36 π watt akoestiese krag en 'n intensiteitsvlak van 80 dB uit wanneer dit op 'n afstand x van die luidspreker gehoor word. (I o = 10 -12 watt.m -2 ). Die korrekte waarde van x is…
A. 100 m
B. 160 m
C. 175 m
D. 225 m
E. 300 m
Bespreking
Dit is bekend dat:
Krag (P) = 36 π Watt
Intensiteitsvlak (TI) = 80 dB
Afstand = x
Menslike gehoorlimiet (I o ) = 10 -12 W att.m -2
Gevra: Waarde van x
Antwoord:
Die formule vir die verband tussen krag (P), intensiteit (I) en afstand (x):
Bereken eers die klankintensiteit op afstand x:
Klankintensiteit:
Bereken die waarde van x:
Die korrekte antwoord is E.
5. Reisende Golf
2015/2016 SMA/MA Fisika Nasionale Eksamenvraag Nr. 24
Die bewegingsgolfvergelyking uitgedruk in die Internasionale Stelsel van Eenhede (SI) is y = 0,2 sin (0,2 πx-20πt)
Uit die volgende stellings:
(1) Golfvoortplantingspoed 100 ms -1
(2) By x = 0 en t = 0 is die golfafwyking = 0
(3) Golffrekwensie 20 Hz
(4) Golfamplitude 2 cm
Watter een is korrek?
A. (1) en (2)
B. (1) en (3)
C. (1) en (4)
D. (2) en (4)
E. (2) en (3)
Bespreking
Drie vorme van golfvergelykings:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T en k = 2π / λ
y = A sin (2π/T) t – (2π/λ) x
y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2
y = A sin 2π (ft – x/λ) ——-> 2
T = 1/f en λ = v / f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
Die bewegingsgolfvergelyking in die vraag hierbo is dieselfde as vorm 2:
y = 0,2 sin (0,2 πx - 20πt)
y = 0,2 sin π (0,2 x-20t)
y = 0,2 sin 2 π (0,1 x - 10t)
y = 0,2 sin 2 π (x/10 -10t)
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = amplitude = 0,2 meter = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = frekwensie = 10 s -1 = 10 Hertz
λ = golflengte = 10 meter
v = golfvoortplantingspoed = f λ = (10 s -1 )(10 m) = 100 ms -1
Die korrekte antwoord is A.
6. Doppler-effek
'n Ambulans beweeg teen 'n spoed van 72 km/ h terwyl sy sirene met 'n frekwensie van 1500 Hz lui. 'n Motorfietsryer beweeg teen 'n spoed van 20 m/ s in die teenoorgestelde rigting van die ambulans. As die spoed van klank in lug 340 m/ s is , dan is die verhouding van die frekwensies wat die motorfietsryer hoor wanneer hy die ambulans nader en daarvan wegbeweeg...
A. 25 : 36
B. 36 : 49
C. 64 : 81
D. 81 : 64
E. 100 : 61
Bespreking
Tekenreëls:
v is altyd positief
v p is positief as die luisteraar die klankbron nader
v p is negatief as die luisteraar wegbeweeg van die klankbron
v s is positief as die klankbron weg van die luisteraar wys
v s is negatief as die klankbron die luisteraar nader
v p = 0 as die luisteraar stil is
v s = 0 as die klankbron stil is
Dit is bekend dat:
Klankbronfrekwensie (f) = 1500 Hz
Luisterspoed (v p ) = 20 m/s
Spoed van klankbron (v s ) = 72 km/uur = 72 (1000 meter) / 3600 sekondes = 72 000/3600 meter/sekonde = 20 m/s
Klankspoed (v) = 340 m/s
Vraag: Vergelyking van frekwensies wat deur motorfietsryers gehoor word wanneer hulle 'n ambulans nader en daarvan wegbeweeg
Antwoord:
Doppler-effekformule:
Die frekwensie wat 'n motorfietsryer hoor wanneer hy 'n ambulans nader
Beide is in teenoorgestelde rigtings sodat wanneer die motorfiets die ambulans nader, hulle mekaar nader. vp is positief as die luisteraar die klankbron nader en vs is negatief as die klankbron die luisteraar nader.
Die frekwensie wat motorfietsryers hoor wanneer hulle van 'n ambulans wegbeweeg
Beide is in teenoorgestelde rigtings sodat wanneer die motorfiets weg van die ambulans beweeg, hulle weg van mekaar beweeg. v p is negatief as die luisteraar weg van die klankbron beweeg en v s is positief as die klankbron weg van die luisteraar beweeg.
Vergelyking van frekwensies wat deur motorfietsryers gehoor word wanneer hulle 'n ambulans nader en daarvan wegbeweeg.
Die korrekte antwoord is D.
Klankintensiteit
7. Kyk na die volgende prentjie!
As punt P 'n klankbron is wat in alle rigtings uitstraal, dan is die verhouding van klankintensiteit by punte S, R en Q onderskeidelik ...
A. 16 : 25 : 100
B. 16 : 50 : 200
C. 32:50:100
D. 36:25:100
O. 72: 25: 200
Bespreking
Dit is bekend dat:
Die afstand van punt Q vanaf die klankbron (rQ) = 3 meter
Afstand van punt R vanaf die klankbron (r₀ R ) = 6 meter
Afstand van punt S vanaf die klankbron (rS ) = 5 meter
Klankintensiteit by punt Q = IQ
Klankintensiteit by punt R = I R
Klankintensiteit by punt S = I S
Vraag: Vergelyking van klankintensiteit by punte S, R en Q ( IS : IR : IQ )
Antwoord:
Klankintensiteit by punt S:
Klankintensiteit by punt R:
Klankintensiteit by punt S:
Vergelyking van klankintensiteit by punte S, R en Q:
Die korrekte antwoord is D.
8. Klankgolwe versprei ewe veel vanaf hul bron in alle rigtings. Punt A is op 'n afstand P vanaf die klankbron, punt B is op 'n afstand van 2P vanaf die klankbron, en punt C is op 'n afstand van 4P vanaf die klankbron. Die verhouding van die klankintensiteite wat deur A, B en C ontvang word, is…
A. 16 : 4 : 1
B. 4 : 2 : 1
C. 4:1:16
D. 1:2:4
O. 1: 4: 16
Bespreking
Dit is bekend dat:
Afstand van punt A vanaf die klankbron (r A ) = P
Afstand van punt B vanaf die klankbron (rB ) = 2P
Afstand van punt C vanaf die klankbron (rC ) = 4P
Klankintensiteit by punt A = I A
Klankintensiteit by punt B = I B
Klankintensiteit by punt C = IC
Vraag: Vergelyking van klankintensiteit by punte A, B en C ( IA : IB : IC )
Antwoord:
Klankintensiteit by punt A:
Klankintensiteit by punt B:
Klankintensiteit by punt C:
Vergelyking van klankintensiteit by punte A, B en C:
Die korrekte antwoord is A.
9. Doppler-effek
Die volgende beeld wys 'n polisiemotor wat 'n gemotoriseerde misdadiger jaag:
'n Polisiemotor, wat sy sirene teen 'n frekwensie van 9.30 Hz afblaas, jaag 'n misdadiger se motorfiets wat teen 'n spoed van 72 km/h -1 vlug . Die polisiemotor versnel tot 108 km/h -1 om die misdadiger in te haal. As die spoed van klank in die lug 340 m/s -1 is , dan is die frekwensie van die sirenegeluid wat die misdadiger op die motorfiets hoor...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
O. 1.200 Hz
Bespreking
Tekenreëls:
v is altyd positief
v p is positief as die luisteraar die klankbron nader
v p is negatief as die luisteraar wegbeweeg van die klankbron
v s is positief as die klankbron weg van die luisteraar wys
v s is negatief as die klankbron die luisteraar nader
v p = 0 as die luisteraar stil is
v s = 0 as die klankbron stil is
Dit is bekend dat:
Klankbronfrekwensie (f) = 9 x 30 Hz
Luisteraar se spoed (v p ) = 72 km/h -1 = 72 (1000 meter) / 3600 (sekondes) = 72 000/3600 meter/sekonde = 20 m/s = -20 ms -1 (negatief omdat die misdadiger van die polisie af wegbeweeg)
Spoed van klankbron (v s ) = 108 km/h -1 = 108 (1000 meter) / 3600 (sekondes) = 108 000/3600 meter/sekonde = 30 m/s = -30 ms -1 (negatief omdat die polisie die misdadiger nader)
Klankspoed (v) = 340 ms -1
Gewenste: Frekwensie van klank wat deur die luisteraar gehoor word (f')
Antwoord:
Doppler-effekformule:
Die korrekte antwoord is C.
Klankintensiteitsvlak
10. In 'n saal leer 100 studente sing. As die klankintensiteitsvlak van een student tydens sang 40 dB is (neem dieselfde aan vir elke kind), dan is die klankintensiteit wat in die saal geproduseer word… (I o = 10 -12 Wm -2 )
A. 10 -4 Wm -2
B. 10 -5 Wm -2
C. 10 -6 Wm -2
D. 10 -7 Wm -2
O. 10 -8 Wm -2
Bespreking
Dit is bekend dat:
Intensiteitsvlak van een student (T I ) = 40 dB
Menslike gehoordrempelintensiteit (I o ) = 10 -12 W/ m²
Aantal studente (x) = 100
Gevra: Klankintensiteit van 100 studente
Antwoord:
Klankintensiteit van 1 student:
Klankintensiteit van 100 student:
Ek x = (x)(I)
Ek x = (100)(10-8 ) = ( 102 )( 10-8 )
Ek x = 10-6 W/ m²
Die korrekte antwoord is C.
11. Die klankintensiteit van 100 identiese masjiene is 10⁻⁶ Watt.m⁻² . As I₂ = 10⁻⁶ Watt.m⁻² , dan is die klankintensiteitsvlak van 'n masjien….
A. 70 dB
B. 60 dB
C. 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Bespreking
Dit is bekend dat:
Klankintensiteit van 100 masjiene ( I x ) = 10⁻⁶ Watt.m⁻²
Menslike gehoordrempelintensiteit (I o ) = 10 -12 W/ m²
Aantal masjiene (x) = 100 = 10 2
Gevra: Die klankintensiteitsvlak van 'n masjien (TI)
Antwoord:
Klankintensiteit van 1 masjien:
Ek x = (x)(I)
10 -7 = (10² ) ( I )
Ek = 10 -7 / 10 2 = (10 -7 )(10 -2 ) = 10 -9
Klankintensiteitsvlak van 'n masjien (TI):
Die korrekte antwoord is E.
12. Die algemene eienskappe van golwe is soos volg:
(1) kan nie in 'n vakuum voortplant nie
(2) versprei reguit in verskillende media
(3) ervaar refleksie
(4) diffraksie ervaar
(5) steuring ervaar
Uit die bogenoemde golfeienskappe, wat ooreenstem met die eienskappe van liggolwe is...
A. Slegs (1) en (2)
B. (3) en (4) alleenlik
C. (2), (3), en (4)
D. (3), (4), en (5)
E. (1), (3), (4), en (5)
Bespreking
(1) Liggolwe is elektromagnetiese golwe wat nie 'n voortplantingsmedium benodig nie. Omdat hulle nie 'n voortplantingsmedium benodig nie, kan elektromagnetiese golwe in 'n vakuum voortplant.
(2) Wanneer liggolwe wat in 'n medium voortplant, 'n nuwe medium binnedring, ervaar die liggolwe ook breking. Breking van lig is die buiging van die rigting van voortplanting van liggolwe. Breking vind plaas as gevolg van die verskil in die spoed van liggolwe in elke verskillende medium.
(3) Behalwe dat liggolwe refraksie ervaar, ervaar hulle ook weerkaatsing. Die weerkaatsing van lig deur 'n plat spieël is een voorbeeld van die verskynsel van ligweerkaatsing. Die weerkaatsing van lig deur 'n plat spieël maak dit moontlik dat plat spieëls as grimeergereedskap gebruik kan word.
(4) Diffraksie word nie net deur elektromagnetiese golwe soos liggolwe ervaar nie, maar ook deur meganiese golwe soos watergolwe en klankgolwe.
(5) Behalwe dat dit deur elektromagnetiese golwe soos liggolwe ervaar word, word interferensie ook deur meganiese golwe soos watergolwe, tougolwe of klankgolwe ervaar.
Die korrekte antwoord is D.
13. Gee aandag aan die volgende golfeienskappe!
(1) diffraksie ervaar
(2) ervaar refleksie
(3) kan nie in 'n vakuum voortplant nie
(4) kan polarisasie ervaar
(5) beweeg reguit wanneer dit deur twee verskillende mediums beweeg
Uit die golfeienskappe hierbo, is die wat ooreenstem met die kenmerke van klankgolwe...
A. (1), (2) en (3)
B. (1), (2) en (4)
C. (1), (3) en (4)
D. (2), (3) en (4)
E. (3), (4) en (5)
Bespreking
(1) Diffraksie word nie net deur elektromagnetiese golwe soos liggolwe ervaar nie, maar ook deur meganiese golwe soos klankgolwe.
(2) Weerkaatsing of weerkaatsing word ervaar deur elektromagnetiese golwe soos liggolwe en meganiese golwe soos klankgolwe of watergolwe. 'n Voorbeeld van die weerkaatsing van klankgolwe is 'n eggo.
(3) Klankgolwe is meganiese golwe. Meganiese golwe is golwe wat 'n voortplantingsmedium benodig om voort te plant. As daar geen medium is nie, soos in 'n vakuum, kan klankgolwe nie voortplant nie.
(4) Polarisasie word ervaar deur transversale golwe soos tougolwe, wateroppervlakgolwe en elektromagnetiese golwe soos liggolwe. Klankgolwe is longitudinale golwe en kan dus nie polarisasie ervaar nie.
(5) Wanneer klankgolwe van een medium na 'n ander medium voortplant, ervaar hulle breking of 'n verandering in die rigting van voortplanting. Breking vind plaas wanneer die golf 'n ander medium begin binnedring.
Die korrekte antwoord is A.
Vraagbron:
Nasionale Eksamen Fisika Vrae vir Senior Hoërskool/Beroeps Hoërskool
