13 exemples d'ones mecàniques
1. Diferents fases ones transversals
Presta atenció a la imatge gelombang la següent sinusoidal!
Si la longitud d'ona de la sinusoide anterior és de 80 cm, aleshores el punt que té una diferència de fase de ¾ és...
A. P amb Q
B. P amb R
C. P amb S
D. Q amb S
E. R amb S
Discussió
PQ = 3/4 de longitud d'ona
PR = 1 1/2 = 1,5 longituds d'ona
PS = 2 longituds d'ona
QS = 1 1/4 = 1,25 longituds d'ona
RS = 1/2 longitud d'ona
La resposta correcta és A.
2. Tubs d'orgue oberts i tancats
Es proporcionen dos tubs d'orgue, un obert i l'altre tancat, cadascun de la mateixa longitud. Si la velocitat del so a l'aire és de 340 m/s, la relació entre les freqüències sobretonals dels dos tubs d'orgue oberts i les freqüències sobretonals dels dos tubs d'orgue tancats és...
Discussió
Se sap:
La longitud d'un tub d'orgue obert i tancat és la mateixa.
Velocitat del so a l'aire (v) = 340 m/s
Preguntat:
Resposta: Comparació de fsegona freqüència d'harmònic (f3) tubs d'orgue oberts i tancats
Tub d'orgue obert
Un tub d'orgue obert o tub obert és un tub que té els dos extrems oberts com a la imatge del costat.
La figura de la dreta és un gràfic d'ones sonores en un tub d'orgue obert, on els nodes representen la densitat de l'aire i els antinodes representen la tensió de l'aire.
To bàsic (f)1) = v / 2L = 340/2L = 170/L
Segon sobretò (f)3) = 3 f1 = 3 (170/L) = 510/L
Tub d'orgue tancat
Un tub d'orgue tancat, o tub tancat, és un tub amb un extrem obert i l'altre tancat, com es mostra a la figura següent. Si els dos extrems del tub estan tancats, no es pot utilitzar.
La figura de la dreta és un gràfic d'ones sonores en un tub d'orgue tancat, on els nodes representen la densitat de l'aire i els antinodes representen la tensió de l'aire.
To bàsic (f)1) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Segon sobretò (f)3) = 3 f1 = 3 (85/L) = 255/L
Comparació de fsegona freqüència d'harmònic (f3) tubs d'orgue oberts i tancats
510/L : 255/L
510: 255
2: 1
3. Nivell d'intensitat de l'ona sonora
Una font d'ona sonora amb una potència de 12,56 W emet ones al medi circumdant de manera homogènia. La intensitat llindar del so és de 10-12 Wm-2El nivell d'intensitat de les ones de radiació a una distància de 10 metres de la font és…
Discussió
Se sap:
Potència = 12,56 watt
Intensitat llindar del so (Io) = 10-12 Wm-2
Distància (r) = 10 metres
Preguntat: Nivell d'intensitat (TI)
Resposta:
La fórmula per a la relació entre potència (P), intensitat (I) i distància (r):
Nivell d'intensitat (TI):
4. Intensitat del so
Un sistema d'altaveus emet 36 Hz de potència acústica.π watts i un nivell d'intensitat de 80 dB quan s'escolta a una distància x de l'altaveu. (Io = 10-12 watt.m-2). El valor correcte de x és…
A. 100 m
B. 160 m
C. 175 m
D. 225 m
E. 300 m
Discussió
Se sap que:
Potència (P) = 36π watt
Nivell d'intensitat (TI) = 80 dB
Distància = x
Límits d'audició humana (I)o) = 10-12 Watt.m-2
Preguntat: El valor de x
Resposta:
La fórmula per a la relació entre potència (P), intensitat (I) i distància (x):
Primer calculeu la intensitat del so a la distància x:
Intensitat del so:
Calcula el valor de x:
La resposta correcta és E.
5. Ona viatgera
Pregunta núm. 24 de l'examen nacional de física SMA/MA 2015/2016
L'equació d'ona viatgera expressada en el Sistema Internacional d'Unitats (SI) és y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)
De les següents afirmacions:
(1) Velocitat de propagació de l'ona 100 ms-1
(2) A x = 0 i t = 0, la desviació de l'ona = 0
(3) Freqüència d'ona 20 Hz
(4) Amplitud de l'ona 2 cm
Quin és correcte?
A. (1) i (2)
B. (1) i (3)
C. (1) i (4)
D. (2) i (4)
E. (2) i (3)
Discussió
Tres formes d'equacions d'ona:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T i 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 i λ = v / f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
L'equació d'ona viatgera de la pregunta anterior és la mateixa que la de la forma 2:
y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)
y = 0,2 sin π (0,2x-20t)
y = 0,2 sin²π (0,1x-10t)
y = 0,2 sin²π (x/10 -10t)
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = amplitud = 0,2 metres = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = freqüència = 10 s-1 = 10 Hertz
λ = longitud d'ona = 10 metres
v = velocitat de propagació de l'ona = f λ = (10 s-1)(10 m) = 100 ms-1
La resposta correcta és A.
6. Efecte Doppler
Una ambulància es mou a una velocitat de 72 km/h.-1 mentre fa sonar una sirena amb una freqüència de 1500 Hz. El motociclista es mou a una velocitat de 20 m/s-1 en la direcció oposada a l'ambulància. Si la velocitat del so a l'aire és de 340 ms-1, aleshores la relació de freqüències que escolta el motociclista quan s'acosta i s'allunya de l'ambulància és...
A. 25:36
B. 36:49
C. 64:81
D. 81: 64
E. 100:61
Discussió
Normes de signatura:
v sempre és positiu
vp positiu si l'oient s'acosta a la font sonora
vp negatiu si l'oient s'allunya de la font sonora
vs positiu si la font sonora està orientada en direcció contrària a l'oient
vs negatiu si la font sonora s'acosta a l'oient
vp = 0 si l'oient està en silenci
vs = 0 si la font sonora encara és
Se sap que:
Freqüència de la font sonora (f) = 1500 Hz
Velocitat de l'oient (v)p) = 20 m / s
La velocitat de la font sonora (v)s) = 72 km/h = 72 (1000 metres) / 3600 segons = 72.000/3600 metres/segon = 20 m/s
Velocitat del so (v) = 340 m/s
Preguntat: PComparació de les freqüències escoltades pels motociclistes en apropar-se i allunyar-se d'una ambulància
Resposta:
Fórmula de l'efecte Doppler:
La freqüència que escolta un motociclista quan s'acosta a una ambulància
Tots dos anaven en direccions oposades, així que quan la moto es va acostar a l'ambulància, tots dos es van acostar l'un a l'altre. vp positiu si l'oient s'acosta a la font sonora i vs negatiu si la font sonora s'acosta a l'oient.
La freqüència que senten els motociclistes quan s'allunyen d'una ambulància
Tots dos anaven en direccions oposades, de manera que quan la motocicleta s'allunyava de l'ambulància, ells s'allunyaven l'un de l'altre. vp negatiu si l'oient s'allunya de la font sonora i vs positiu si la font sonora està orientada en direcció contrària a l'oient.
PComparació de les freqüències escoltades pels motociclistes en apropar-se i allunyar-se d'una ambulància.
La resposta correcta és D.
Intensitat del so
7. Perhatikan gambar berikut!
Si el punt P és una font sonora que irradia en totes direccions, aleshores la relació entre la intensitat sonora als punts S, R i Q respectivament és...
A. 16: 25: 100
B. 16: 50: 200
C. 32: 50: 100
D. 36: 25: 100
E. 72 : 25 : 200
Discussió
Se sap que:
La distància del punt Q a la font sonora (r)Q) = 3 metres
La distància del punt R a la font sonora (rR) = 6 metres
La distància del punt S a la font sonora (rS) = 5 metres
Intensitat del so en el punt Q = IQ
Intensitat del so en el punt R = IR
Intensitat del so en el punt S = IS
Preguntat: Pcomparació de la intensitat sonora als punts S, R i Q (IS : JoR : JoQ)
Resposta:
Intensitat del so al punt S:
Intensitat del so al punt R:
Intensitat del so al punt S:
PComparació de la intensitat sonora als punts S, R i Q:
La resposta correcta és D.
8. Les ones sonores es propaguen des de la seva font en totes direccions per igual. El punt A es troba a una distància P de la font sonora, el punt B es troba a una distància de 2P de la font sonora i el punt C es troba a una distància de 4P de la font sonora. La relació entre les intensitats sonores rebudes per A, B i C és...
A. 16: 4: 1
B. 4: 2: 1
C. 4: 1: 16
D. 1: 2: 4
E. 1 : 4 : 16
Discussió
Se sap que:
La distància del punt A a la font sonora (rA) = P
La distància del punt B a la font sonora (r)B) = 2P
La distància del punt C a la font sonora (rC) = 4P
Intensitat del so al punt A = IA
Intensitat del so al punt B = IB
Intensitat del so al punt C = IC
Preguntat: Pcomparació de la intensitat sonora als punts A, B i C (IA : JoB : JoC)
Resposta:
Intensitat del so al punt A:
Intensitat del so al punt B:
Intensitat del so al punt C:
PComparació de la intensitat sonora als punts A, B i C:
La resposta correcta és A.
9. Efecte Doppler
La imatge següent mostra un cotxe de policia perseguint un delinqüent motoritzat:
Cotxe de policia mentre sona la sirena amb la freqüència 930 Hz perseguint la moto d'un criminal que fuig a una velocitat de 72 km/h-1El cotxe de policia va accelerar a 108 km/h-1 per atrapar el criminal. Si la velocitat del so a l'aire és de 340 ms-1, aleshores la freqüència del so de la sirena que sent el motociclista és...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Discussió
Normes de signatura:
v sempre és positiu
vp positiu si l'oient s'acosta a la font sonora
vp negatiu si l'oient s'allunya de la font sonora
vs positiu si la font sonora està orientada en direcció contrària a l'oient
vs negatiu si la font sonora s'acosta a l'oient
vp = 0 si l'oient està en silenci
vs = 0 si la font sonora encara és
Se sap que:
Freqüència de la font sonora (f) = 930 Hz
Velocitat de l'oient (v)p) = 72 km/h-1 = 72 (1000 metres) / 3600 (segons) = 72.000/3600 metres/segon = 20 m/s = -20 ms-1 (negatiu perquè els delinqüents es mantenen allunyats de la policia)
La velocitat de la font sonora (v)s) = 108 km/h-1 = 108 (1000 metres) / 3600 (segons) = 108.000/3600 metres/segon = 30 m/s = -30 ms-1 (negatiu perquè la policia es va acostar al delinqüent)
Velocitat del so (v) = 340 ms-1
Preguntat: Freqüència del so que escolta l'oient (f')
Resposta:
Fórmula de l'efecte Doppler:
La resposta correcta és C.
Nivell d'intensitat sonora
10. En una sala, 100 estudiants estan aprenent a cantar. Si el nivell d'intensitat sonora d'un estudiant quan canta és de 40 dB (suposant que és el mateix per a cada nen), aleshores la intensitat sonora produïda a la sala és... (Io = 10-12 Wm-2)
A. 10-4 Wm-2
B. 10-5 Wm-2
C. 10-6 Wm-2
D. 10-7 Wm-2
E. 10-8 Wm-2
Discussió
Se sap que:
El nivell d'intensitat d'un estudiant (TI) = 40 dB
Intensitat del llindar d'audició humana (Io) = 10-12 W / m2
Nombre d'estudiants (x) = 100
Preguntat: Intensitat sonora de 100 estudiants
Resposta:
Intensitat sonora d'1 estudiant:
Intensitat sonora d'100 estudiant:
Ix = (x)(I)
Ix = (100)(10-8) = (102) (10-8)
Ix = 10-6 W / m2
La resposta correcta és C.
11. La intensitat sonora de 100 màquines idèntiques és 10-7 Watt.m-2Si joo = 10-12 Watt.m-2, aleshores el nivell d'intensitat sonora d'una màquina és….
A. 70 dB
B. 60 dB
C. 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Discussió
Se sap que:
Intensitat sonora de 100 màquines (Ix) = 10-7 Watt.m-2
Intensitat del llindar d'audició humana (Io) = 10-12 W / m2
Nombre de màquines (x) = 100 = 102
Preguntat: Nivell d'intensitat sonora d'una màquina (TI)
Resposta:
Intensitat sonora d'1 màquina:
Ix = (x)(I)
10-7 = (102)(I)
I = 10-7 / 102 = (10-7) (10-2) = 10-9
Nivell d'intensitat sonora d'una màquina (TI):
La resposta correcta és E.
12. Les propietats generals de les ones són les següents:
(1) no es pot propagar en el buit
(2) es propaga directament en diferents medis
(3) experimentar la reflexió
(4) experimentant difracció
(5) experimentant interferències
A partir de les propietats d'ona anteriors, el que correspon a les característiques de les ones de llum és...
A. Només (1) i (2)
B. Només (3) i (4)
C. (2), (3) i (4)
D. (3), (4) i (5)
E. (1), (3), (4) i (5)
Discussió
(1) Les ones de llum són ones electromagnètiques que no requereixen un medi de propagació. Com que no requereixen un medi de propagació, les ones electromagnètiques es poden propagar en el buit.
(2) Quan les ones de llum que es propaguen en un medi entren en un nou medi, les ones de llum també experimenten refracció. La refracció de la llum és la desviació de la direcció de propagació de les ones de llum. La refracció es produeix a causa de la diferència en la velocitat de les ones de llum en cada medi diferent.
(3) A més de patir refracció, les ones de llum també experimenten reflexió. La reflexió de la llum en un mirall pla és un exemple del fenomen de la reflexió de la llum. La reflexió de la llum en un mirall pla permet que els miralls plans s'utilitzin com a eines de maquillatge.
(4) La difracció no només l'experimenten les ones electromagnètiques com les ones de llum, sinó que també l'experimenten les ones mecàniques com les ones d'aigua i les ones sonores.
(5) A més de les interferències que experimenten les ones electromagnètiques com les ones de llum, també les ones mecàniques com les ones d'aigua, les ones de corda o les ones sonores experimenten.
La resposta correcta és D.
13. Presteu atenció a les següents propietats d'ona!
(1) experimentant difracció
(2) experimentar la reflexió
(3) no es pot propagar en el buit
(4) pot experimentar polarització
(5) es mou en línia recta quan passa per dos medis diferents
De les propietats d'ona anteriors que corresponen a les característiques de les ones sonores són...
A. (1), (2) i (3)
B. (1), (2) i (4)
C. (1), (3) i (4)
D. (2), (3) i (4)
E. (3), (4) i (5)
Discussió
(1) La difracció no només l'experimenten les ones electromagnètiques com les ones de llum, sinó que també l'experimenten les ones mecàniques com les ones sonores.
(2) La reflexió o el rebot l'experimenten les ones electromagnètiques com les ones de llum i les ones mecàniques com les ones sonores o les ones d'aigua. Un exemple de la reflexió de les ones sonores és un eco.
(3) Les ones sonores són ones mecàniques. Les ones mecàniques són ones que requereixen un medi de propagació per propagar-se. Si no hi ha cap medi, com ara el buit, les ones sonores no es poden propagar.
(4) La polarització l'experimenten les ones transversals com les ones de corda, les ones de la superfície de l'aigua i les ones electromagnètiques com les ones de llum. Les ones sonores són ones longitudinals i, per tant, no poden experimentar polarització.
(5) Quan es propaguen d'un medi a un de diferent, les ones sonores experimenten refracció o un canvi en la direcció de propagació. La refracció es produeix quan l'ona comença a entrar en un medi diferent.
La resposta correcta és A.
Font de la pregunta:
Preguntes de física de l'examen nacional per a secundària/institut professional
