Příklady otázek na téma mechanické vlny

13 příkladů mechanických vln

1. Různé fáze příčné vlny

Věnujte pozornost obrázku vlna následující sinusový!

Pokud je vlnová délka sinusoidy výše 80 cm, pak bod s fázovým rozdílem ¾ je…

A. P s Q

B. P s R

C. P s S

D.Q s S

E. R s S

Diskuse

PQ = 3/4 vlnové délky

PR = 1 1/2 = 1,5 vlnové délky

PS = 2 vlnové délky

QS = 1 1/4 = 1,25 vlnové délky

RS = 1/2 vlnové délky

Správná odpověď je A.

2. Otevřené a uzavřené varhanní píšťaly

Jsou dány dvě varhanní píšťaly, jedna otevřená a druhá uzavřená, každá o stejné délce. Pokud je rychlost zvuku ve vzduchu 340 m/s, pak je poměr alikvotních frekvencí dvou otevřených varhanních píšťal k alikvotním frekvencím dvou uzavřených varhanních píšťal…

Diskuse

Je známo:

Délka otevřené a uzavřené varhanní píšťaly je stejná.

Rychlost zvuku ve vzduchu (v) = 340 m/s

Zeptal se:

Džaváb: Porovnání fdruhá alikvotní frekvence (f₃) otevřené a uzavřené varhanní píšťaly

Otevřená varhanní píšťala

Otevřená varhanní píšťala nebo otevřená trubice je trubice, která má oba konce otevřené, jak je znázorněno na obrázku na boku.

Obrázek vpravo je graf zvukových vln v otevřené varhanní píšťale, kde uzly představují hustotu vzduchu a antinody tlak vzduchu.

Základní tón (f₁) = v / 2L = 340/2L = 170/L

Druhý alikvotní tón (f₃) = 3 f₁ = 3 (170/l) = 510/l

Uzavřená varhanní píšťala

Uzavřená varhanní píšťala neboli uzavřená trubice je trubice s jedním otevřeným a druhým uzavřeným koncem, jak je znázorněno na obrázku níže. Pokud jsou oba konce trubice uzavřeny, trubice se nedá použít.

Obrázek vpravo je graf zvukových vln v uzavřené varhanní píšťale, kde uzly představují hustotu vzduchu a antinody tlak vzduchu.

Základní tón (f₁) = v / 4L = 340/4L = 85/L

Druhý alikvotní tón (f₃) = 3 f₁ = 3 (85/l) = 255/l

Porovnání fdruhá alikvotní frekvence (f₃) otevřené a uzavřené varhanní píšťaly

510/l : 255/l

510 : 255

2 : 1

3. Úroveň intenzity zvukové vlny

Zdroj zvukových vln o výkonu 12,56 W vyzařuje vlny do okolního prostředí homogenně. Intenzita zvukového prahu je 10^-12 Wm^-2Úroveň intenzity radiačních vln ve vzdálenosti 10 metrů od zdroje je…

Diskuse

Je známo:

Výkon = 12,56 Watt

Intenzita zvukového prahu (I_o) = 10^-12 Wm^-2

Vzdálenost (r) = 10 metrů

Zeptal se: Úroveň intenzity (TI)

Džaváb:

Vzorec pro vztah mezi výkonem (P), intenzitou (I) a vzdáleností (r):

Úroveň intenzity (TI):

4. Intenzita zvuku

Reproduktorový systém vydává akustický výkon 36 Hz.π watty a hladinou intenzity 80 dB při poslechu ve vzdálenosti x od reproduktoru. (I_o = 10^-12 watt.m^-2). Správná hodnota x je…

A. 100 m

B. 160 m

cca 175 m

D. 225 m

V. 300 m

Diskuse

Je známo, že:

Výkon (P) = 36π Watt

Úroveň intenzity (TI) = 80 dB

Vzdálenost = x

Limity lidského sluchu (I_o) = 10^-12 Watt.m^-2

Zeptal se: Hodnota x

Odpověď:

Vzorec pro vztah mezi výkonem (P), intenzitou (I) a vzdáleností (x):

Nejprve vypočítejte intenzitu zvuku ve vzdálenosti x:

Intenzita zvuku:

Vypočítejte hodnotu x:

Správná odpověď je E.

5. Putující vlna

Otázky z celostátní zkoušky SMA/MA z fyziky pro akademický rok 2015/2016 č. 24

Rovnice postupné vlny vyjádřená v Mezinárodní soustavě jednotek (SI) je y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)

Z následujících prohlášení:

(1) Rychlost šíření vln 100 ms^-1

(2) Při x = 0 a t = 0 je odchylka vlny = 0

(3) Vlnová frekvence 20 Hz

(4) Amplituda vlny 2 cm

Který z nich je správný?

A. (1) a (2)

B. (1) a (3)

C. (1) a (4)

D. (2) a (4)

E. (2) a (3)

Diskuse

Tři formy vlnových rovnic:

y = A sin (ωt – kx) ——> 1

ω = 2π / T a 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 a λ = v/f

y = A sin 2π (ft – f(x/v))

y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3

Rovnice postupné vlny ve výše uvedené otázce je stejná jako ve tvaru 2:

y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)

y = 0,2 sin π (0,2x-20t)

y = 0,2 sin 2π (0,1x-10t)

y = 0,2 sin 2π (x/10 -10 t)

y = A sin 2π (ft – x/λ)

A = amplituda = 0,2 metru = 0,2 (100 cm) = 20 cm

f = frekvence = 10 s^-1 = 10 hertzů

λ = vlnová délka = 10 metrů

v = rychlost šíření vlny = f λ = (10 s^-1)(10 m) = 100 ms^-1

Správná odpověď je A.

6.  Dopplerův jev

Sanitka se pohybuje rychlostí 72 km/h.^-1 zatímco houka siréna s frekvencí 1500 Hz. Motocyklista se pohybuje rychlostí 20 m/s^-1 v opačném směru než sanitka. Pokud je rychlost zvuku ve vzduchu 340 ms^-1, pak poměr frekvencí, které slyší motocyklista při přiblížení se k sanitce a při oddálení se od ní, je...

A. 25 : 36

B. 36 : 49

C. 64:81

O. 81:64

E. 100:61

Diskuse

Pravidla pro podepsání:

v je vždy kladné

v_p pozitivní, pokud se posluchač přiblíží ke zdroji zvuku

v_p negativní, pokud se posluchač vzdálí od zdroje zvuku

v_s pozitivní, pokud je zdroj zvuku otočen směrem od posluchače

v_s negativní, pokud se zdroj zvuku blíží k posluchači

v_p = 0, pokud posluchač mlčí

v_s = 0, pokud je zdroj zvuku nehybný

Je známo, že:

Frekvence zdroje zvuku (f) = 1 000 Hz

Rychlost posluchače (v)_p) = 20 m / s

Rychlost zdroje zvuku (v)_s) = 72 km/h = 72 (1000 metrů) / 3600 sekund = 72 000/3600 metrů/sekundu = 20 m/s

Rychlost zvuku (v) = 340 m/s

Zeptal se: PPorovnání frekvencí slyšených motocyklisty při přiblížení se k sanitce a při odjezdu od ní

Odpověď:

Vzorec pro Dopplerův jev:

Frekvence, kterou slyší motocyklista při přiblížení se k sanitce

Oba jeli opačnými směry, takže když se motorka blížila k sanitce, oba se k sobě přiblížili. v_p pozitivní, pokud se posluchač přiblíží ke zdroji zvuku a v_s negativní, pokud se zdroj zvuku blíží k posluchači.

Frekvence, kterou slyší motocyklisté při odjezdu od sanitky

Oba jeli opačnými směry, takže když se motorka od sanitky vzdálila, vzdálili se od sebe navzájem. v_p negativní, pokud se posluchač vzdálí od zdroje zvuku, a v_s pozitivní, pokud je zdroj zvuku otočen od posluchače.

PPorovnání frekvencí slyšených motocyklisty při přiblížení se k sanitce a při odjezdu od ní.

Správná odpověď je D.

Intenzita zvuku

7. Perhatikan gambar berikut!

Pokud je bod P zdrojem zvuku, který vyzařuje všemi směry, pak je poměr intenzity zvuku v bodech S, R a Q...

A. 16 : 25 : 100

B. 16:50:200

C. 32: 50: 100

D. 36: 25: 100

E. 72 : 25 : 200

Diskuse

Je známo, že:

Vzdálenost bodu Q od zdroje zvuku (r_Q) = 3 metrů

Vzdálenost bodu R od zdroje zvuku (r_R) = 6 metrů

Vzdálenost bodu S od zdroje zvuku (r_S) = 5 metrů

Intenzita zvuku v bodě Q = I_Q

Intenzita zvuku v bodě R = I_R

Intenzita zvuku v bodě S = I_S

Zeptal se: Pporovnání intenzity zvuku v bodech S, R a Q (I_S : Já_R : Já_Q)

Odpověď:

Intenzita zvuku v bodě S:

Intenzita zvuku v bodě R:

Intenzita zvuku v bodě S:

PPorovnání intenzity zvuku v bodech S, R a Q:

Správná odpověď je D.

8. Zvukové vlny se od svého zdroje šíří rovnoměrně všemi směry. Bod A je ve vzdálenosti P od zdroje zvuku, bod B je ve vzdálenosti 2P od zdroje zvuku a bod C je ve vzdálenosti 4P od zdroje zvuku. Poměr intenzit zvuku přijímaných body A, B a C je…

A. 16 : 4 : 1

B. 4:2:1

C. 4: 1: 16

D. 1: 2: 4

E. 1 : 4 : 16

Diskuse

Je známo, že:

Vzdálenost bodu A od zdroje zvuku (r_A) = P

Vzdálenost bodu B od zdroje zvuku (r_B) = 2P

Vzdálenost bodu C od zdroje zvuku (r_C) = 4P

Intenzita zvuku v bodě A = I_A

Intenzita zvuku v bodě B = I_B

Intenzita zvuku v bodě C = I_C

Zeptal se: Pporovnání intenzity zvuku v bodech A, B a C (I_A : Já_B : Já_C)

Odpověď:

Intenzita zvuku v bodě A:

Intenzita zvuku v bodě B:

Intenzita zvuku v bodě C:

PPorovnání intenzity zvuku v bodech A, B a C:

Správná odpověď je A.

9. Dopplerův jev

Následující obrázek ukazuje policejní auto pronásledující motorizovaného zločince:

Policejní auto s houkající sirénou s frekvencí 930 Hz pronásledování motorky prchajícího zločince rychlostí 72 km/h^-1Policejní auto zrychlilo na 108 km/h^-1 aby dostihli zločince. Pokud je rychlost zvuku ve vzduchu 340 ms^-1, pak frekvence zvuku sirény, kterou slyší motocyklista, je...

A. 850 Hz

B. 900 Hz

C. 960 Hz

D. 1.020 Hz

E. 1.200 Hz

Diskuse

Pravidla pro podepsání:

v je vždy kladné

v_p pozitivní, pokud se posluchač přiblíží ke zdroji zvuku

v_p negativní, pokud se posluchač vzdálí od zdroje zvuku

v_s pozitivní, pokud je zdroj zvuku otočen směrem od posluchače

v_s negativní, pokud se zdroj zvuku blíží k posluchači

v_p = 0, pokud posluchač mlčí

v_s = 0, pokud je zdroj zvuku nehybný

Je známo, že:

Frekvence zdroje zvuku (f) = 930 Hz

Rychlost posluchače (v)_p) = 72 km/h^-1 = 72 (1000 metrů) / 3600 (sekund) = 72 000/3600 metrů/sekundu = 20 m/s = -20 ms^-1 (negativní, protože zločinci se policii vyhýbají)

Rychlost zdroje zvuku (v)_s) = 108 km/h^-1 = 108 (1000 metrů) / 3600 (sekund) = 72 000/3600 metrů/sekundu = 30 m/s = -30 ms^-1 (negativní, protože policie se k pachateli přiblížila)

Rychlost zvuku (v) = 340 ms^-1

Zeptal se: Frekvence zvuku slyšeného posluchačem (f')

Odpověď:

Vzorec pro Dopplerův jev:

Správná odpověď je C.

Hladina intenzity zvuku

10. V sále se učí zpívat 100 studentů. Pokud je hladina intenzity zvuku jednoho studenta při zpěvu 40 dB (za předpokladu, že je pro každé dítě stejná), pak je intenzita zvuku produkovaná v sále… (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

E. 10^-8 Wm^-2

Diskuse

Je známo, že:

Úroveň intenzity jednoho studenta (T_I) = 40 dB

Prahová intenzita lidského sluchu (I_o) = 10^-12 W / m²

Počet studentů (x) = 100

Zeptal se: Intenzita zvuku 100 studentů

Odpověď:

Intenzita zvuku 1 studenta:

Intenzita zvuku 100 studenta:

I_x = (x)(I)

I_x = (100)(10^-8) = (10²)(10^-8)

I_x = 10^-6 W / m²

Správná odpověď je C.

11. Intenzita zvuku 100 identických strojů je 10^-7 Watt.m^-2Pokud já_o = 10^-12 Watt.m^-2, pak je hladina intenzity zvuku stroje….

A. 70 dB

B. 60 dB

cca 50 dB

D. 40 dB

E. 30 dB

Diskuse

Je známo, že:

Intenzita zvuku 100 strojů (I_x) = 10^-7 Watt.m^-2

Prahová intenzita lidského sluchu (I_o) = 10^-12 W / m²

Počet strojů (x) = 100 = 10²

Zeptal se: Hladina intenzity zvuku stroje (TI)

Odpověď:

Intenzita zvuku 1 stroje:

I_x = (x)(I)

10^-7 = (10²)(I)

I = 10 XNUMX^-7 / 10² = (10^-7)(10^-2) = 10^-9

Hladina akustického tlaku stroje (TI):

Správná odpověď je E.

12. Obecné vlastnosti vln jsou následující:
(1) se nemůže šířit ve vakuu
(2) se šíří přímo v různých médiích
(3) prožívání reflexe
(4) dochází k difrakci
(5) dochází k rušení

Z výše uvedených vlastností vln odpovídá charakteristikám světelných vln...

A. Pouze (1) a (2)
B. Pouze (3) a (4)
C. (2), (3) a (4)
D. (3), (4) a (5)
E. (1), (3), (4) a (5)

Diskuse

(1) Světelné vlny jsou elektromagnetické vlny, které nevyžadují šířící se médium. Protože nevyžadují šířící se médium, mohou se elektromagnetické vlny šířit ve vakuu.
(2) Když světelné vlny šířící se v jiném prostředí vstoupí do nového média, dochází k jejich lomu. Lom světla je ohyb směru šíření světelných vln. K lomu dochází v důsledku rozdílu v rychlosti světelných vln v každém jiném prostředí.
(3) Kromě lomu světla dochází k jeho odrazu. Odraz světla plochým zrcadlem je jedním z příkladů jevu odrazu světla. Odraz světla plochým zrcadlem umožňuje použití plochých zrcadel jako líčidel.
(4) Difrakci nepociťují pouze elektromagnetické vlny, jako jsou světelné vlny, ale také mechanické vlny, jako jsou vodní vlny a zvukové vlny.
(5) Kromě elektromagnetických vln, jako jsou světelné vlny, je interference zažívána také mechanickými vlnami, jako jsou vodní vlny, vlny z lan nebo zvukové vlny.
Správná odpověď je D.

13. Věnujte pozornost následujícím vlastnostem vln!
(1) dochází k difrakci
(2) prožívání reflexe
(3) se nemůže šířit ve vakuu
(4) může docházet k polarizaci
(5) se pohybuje přímočarě při průchodu dvěma různými prostředími
Z výše uvedených vlastností vln odpovídají charakteristikám zvukových vln...

A. (1), (2) a (3)
B. (1), (2) a (4)
C. (1), (3) a (4)
D. (2), (3) a (4)
E. (3), (4) a (5)

Diskuse
(1) Difrakci nepociťují pouze elektromagnetické vlny, jako jsou světelné vlny, ale také mechanické vlny, jako jsou zvukové vlny.
(2) Odraz neboli odraz se projevuje u elektromagnetických vln, jako jsou světelné vlny, a mechanických vln, jako jsou zvukové vlny nebo vodní vlny. Příkladem odrazu zvukových vln je ozvěna.
(3) Zvukové vlny jsou mechanické vlny. Mechanické vlny jsou vlny, které k šíření vyžadují šířící médium. Pokud žádné médium neexistuje, například ve vakuu, pak se zvukové vlny nemohou šířit.

(4) Polarizaci vykazují příčné vlny, jako jsou lanové vlny, vlny na vodní hladině a elektromagnetické vlny, jako jsou světelné vlny. Zvukové vlny jsou podélné vlny, a proto nemohou polarizovat.
(5) Při šíření z jednoho média do jiného dochází u zvukových vln k lomu neboli změně směru šíření. K lomu dochází, když vlna začne vstupovat do jiného média.
Správná odpověď je A.

 

 

Zdroj otázky:

Otázky z fyziky k celostátní zkoušce pro středoškolské/odborné gymnázium