Φόρμουλα ηχητικού κύματος

Παραδείγματα ερωτήσεων και τύποι ηχητικών κυμάτων

Ένταση ήχου

1. Το επίπεδο έντασης ενός ήχου υποδεικνύει τη λογαριθμική τιμή του….

1. Η σύγκριση μεταξύ της ισχύος σε έναν τόπο και της ισχύος που παράγεται από μια ηχητική πηγή
2. Η ένταση ενός ήχου ανά μονάδα επιφάνειας
3. Η ένταση ενός ήχου σε μια ορισμένη απόσταση από την πηγή του
4. Η σύγκριση μεταξύ της έντασης ενός ήχου και της έντασης του ανθρώπινου ορίου ακοής

Συζήτηση

Τύπος στάθμης έντασης ήχου:
Περιγραφή τύπου: TI = επίπεδο έντασης, I = ένταση ενός ήχου, I_o = ένταση κατωφλίου ανθρώπινης ακοής = 10^-12 W / m²
Με βάση τον παραπάνω τύπο, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι το επίπεδο έντασης ενός ήχου δηλώνει τη λογαριθμική τιμή της σύγκρισης μεταξύ της έντασης ενός ήχου και της έντασης του ανθρώπινου κατωφλίου ακοής.
Η σωστή απάντηση είναι το Δ.

2. Η ένταση ενός ήχου είναι 6 x 10^-6 W / cm²Αν το επίπεδο έντασης αυξηθεί στη συνέχεια κατά 10 dB, τότε η ένταση γίνεται….

1. X 6 10^-5 W / cm²
2. X 6 10^-7 W / cm²
3. X 3 10^-6 W / cm²
4. X 12 10^-6 W / cm²

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Ένταση (I) = 6 x 10^-6 W / cm²
Ένταση κατωφλίου (I_o) = 10^-12 W / m² = 10^-12 W/10⁴ cm² = 10^-16 W / cm²
Ερωτηθείς: Αν ο TI αυξηθεί κατά 10 dB, τότε το I γίνεται….
Απάντηση:
Αύξηση της έντασης του ήχου κατά 10 W/m² = 10^-3 W / cm² ισοδύναμο με την αύξηση της έντασης του ήχου κατά 10 dB.² W / m² = 10^-2 W / cm² ισοδύναμο με την αύξηση της έντασης του ήχου κατά 20 dB. Και ούτω καθεξής.

Αν το επίπεδο έντασης αυξηθεί στη συνέχεια κατά 10 dB, τότε η ένταση αυξάνεται κατά 10^-3 W / cm²Έτσι, η ένταση γίνεται (6 x 10^-6 W / cm²) + (10^-4 W / cm²) = (6 x 10^-6 W / cm²) + (100 x 10^-6 W / cm²) = 100 x 10^-6 W / cm².
Δεν υπάρχει σωστή απάντηση.

Συντονισμός ηχητικών κυμάτων

3. Κοιτάξτε την ακόλουθη εικόνα!
Αφού το διαπασών Α δονηθεί από το χτυπητήρι, το διαπασών Β δονείται επίσης. Αυτό το συμβάν συμβαίνει επειδή….

1. Το διαπασών Α έχει το ίδιο πλάτος με το διαπασών Β
2. Και τα δύο διαπασών χρησιμοποιούν το ίδιο κουτί συντονισμού.
3. Το διαπασών Β έχει την ίδια συχνότητα με το διαπασών Α
4. Το χρώμα του ήχου που παράγεται και από τα δύο διαπασών είναι το ίδιο.

Συζήτηση
Αφού δονηθεί από το μίξερ, το διαπασών Α δονεί τον αέρα γύρω του έτσι ώστε ο αέρας να δονείται επίσης με την ίδια συχνότητα. Στη συνέχεια, ο αέρας δονείται διαπασών Β. Το διαπασών Β ουσιαστικά δονείται επίσης με την φυσική του συχνότητα, αλλά το πλάτος ταλάντωσής του είναι πολύ μικρό και η δόνησή του δεν είναι ορατή με το μάτι. Επειδή η φυσική συχνότητα του διαπασών Β είναι η ίδια με τη συχνότητα ταλάντωσης του αέρα και τη συχνότητα του διαπασών Α, τα μόρια του αέρα αυξάνουν το πλάτος ταλάντωσης του διαπασών Β. Το διαπασών Β φαίνεται να δονείται επειδή το πλάτος ταλάντωσής του μπορεί να γίνει ορατό με το μάτι.
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

4. Ένας σωλήνας συντονισμού παράγει έναν δυνατό βουητό για πρώτη φορά όταν το μήκος της στήλης αέρα είναι 17 cm και έναν δυνατό βουητό για δεύτερη φορά όταν το μήκος της στήλης αέρα είναι 51 cm. Εάν η συχνότητα του διαπασών που χρησιμοποιείται είναι 500 Hz. Η ταχύτητα διάδοσης του αέρα στον σωλήνα είναι….

1. 138 m / s
2. 230 m / s
3. 340 m / s
4. 461 m / s

Συζήτηση
Το σχήμα του σωλήνα συντονισμού είναι το ένα άκρο ανοιχτό και το άλλο κλειστό, έτσι ώστε η απόσταση μεταξύ των σημείων κορυφής και αντικόμβου αντίστοιχα = ελάχιστο μήκος σωλήνα = ¼ λ = λ/4.
Τύπος για το μήκος ενός κυλίνδρου:
Η απόσταση μεταξύ των κομβικών σημείων και των αντικόμβων σε σωλήνες συντονισμού ανοιχτού και κλειστού άκρου ικανοποιείται όταν το n είναι περιττός αριθμός.   
 
Μήκος κύματος για n₁ = 1 και L = 0,17 μέτρα:
Μήκος κύματος για n₂ = 3 και L = 0,51 μέτρα:
Η σωστή απάντηση είναι η Γ.

Ταχύτητα των ηχητικών κυμάτων

5. Για να μετρήσει το βάθος του ωκεανού, ένα πλοίο εκπέμπει υπερηχητικά κύματα προς τον βυθό. Τα ανακλώμενα κύματα λαμβάνονται από έναν ανιχνευτή στο πλοίο 12 δευτερόλεπτα αργότερα. Εάν η ταχύτητα των υπερηχητικών κυμάτων στο νερό είναι 1200 m/s, τότε το βάθος του ωκεανού μπορεί να συναχθεί ότι είναι….

1. 7,2 χιλιόμετρα
2. 14,4 χιλιόμετρα
3. 21,6 χιλιόμετρα
4. 28,8 χιλιόμετρα

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Το ανακλώμενο κύμα λαμβάνεται από τον ανιχνευτή στο πλοίο σε 12 δευτερόλεπτα. Επομένως, 12 δευτερόλεπτα είναι ο χρόνος μετ' επιστροφής.
Χρονικό διάστημα (t) = 12 δευτερόλεπτα / 2 = 6 δευτερόλεπτα
Η ταχύτητα των υπερηχητικών κυμάτων στο νερό (v) = 1200 m/s
Ερωτηθείς: Βάθος θάλασσας (s)
Απάντηση:
Βάθος θάλασσας (s):
s = vt
s = (1200 μέτρα/δευτερόλεπτο)(6 δευτερόλεπτα) = 7200 μέτρα = 7,2 χιλιόμετρα
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

6. Ο ήχος της βροντής ακούγεται 8 δευτερόλεπτα αφότου παρατηρηθεί μια αστραπή. Αν η ταχύτητα του φωτός είναι 3 x 10⁸ m/sec και η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m/sec, τότε η απόσταση μεταξύ της πηγής του κεραυνού και του ακροατή μπορεί να εκτιμηθεί ότι είναι η ίδια με…

1. 1,82 χιλιόμετρα
2. 2,72 χιλιόμετρα
3. 4,25 χιλιόμετρα
4. 7,24 χιλιόμετρα

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Χρονικό διάστημα (t) ηχητικής κίνησης = 8 δευτερόλεπτα
Ταχύτητα φωτός (v φως) = 3 x 10⁸ μέτρα/δευτερόλεπτο
Ταχύτητα ήχου στον αέρα (v ήχος) = 340 μέτρα/δευτερόλεπτο
Ερωτηθείς: Απόσταση μεταξύ της πηγής κεραυνού και του ακροατή
Απάντηση:
Η ταχύτητα του φωτός είναι τόσο μεγάλη που η εμφάνιση και η εμφάνιση κεραυνού μπορούν να θεωρηθούν ότι συμβαίνουν ταυτόχρονα.
Απόσταση από την πηγή κεραυνού μέχρι τον ακροατή:
s = vt = (340 μέτρα/δευτερόλεπτο)(8 δευτερόλεπτα) = 2720 μέτρα = 2,72 χλμ.
Η σωστή απάντηση είναι η Β.

7. Σε μια συγκεκριμένη τοποθεσία, ένας παρατηρητής ακούει βροντές 16,2 δευτερόλεπτα μετά την εμφάνιση της αστραπής. Εάν η ταχύτητα του φωτός στον αέρα είναι 3 x 10⁸ m/s και η ταχύτητα του ήχου στον αέρα εκείνη τη στιγμή ήταν 343 m/s, τότε η απόσταση μεταξύ της θέσης του κεραυνού και του παρατηρητή που πλησιάζει μπορεί να εκτιμηθεί ως….

1. 5,5 χιλιόμετρα
2. 12,5 χιλιόμετρα
3. 25 χιλιόμετρα
4. 55 χιλιόμετρα

Συζήτηση
Είναι γνωστό ότι:
Χρονικό διάστημα (t) ηχητικής κίνησης = 16,2 δευτερόλεπτα
Ταχύτητα φωτός (v φως) = 3 x 10⁸ μέτρα/δευτερόλεπτο
Ταχύτητα ήχου στον αέρα (v ήχος) = 343 μέτρα/δευτερόλεπτο
Ερωτηθείς: Απόσταση μεταξύ της θέσης του κεραυνού και του παρατηρητή
Απάντηση:
Η ταχύτητα του φωτός είναι τόσο μεγάλη που η εμφάνιση και η εμφάνιση κεραυνού μπορούν να θεωρηθούν ότι συμβαίνουν ταυτόχρονα.
Απόσταση από την πηγή κεραυνού μέχρι τον ακροατή:
s = vt = (343 μέτρα/δευτερόλεπτο)(16,2 δευτερόλεπτα) = 5556,6 μέτρα = 5,5 χλμ.
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

Συχνότητα ηχητικού κύματος

8. Η νότα Ντο που παράγεται από μια χορδή κιθάρας και η νότα Ντο που παράγεται από ένα πιάνο έχουν ομοιότητες ως προς το ότι….

1. συχνότητα ήχου
2. χρώμα ήχου
3. πλάτος ήχου
4. ένταση ήχου

Συζήτηση
Η νότα Ντο μιας χορδής κιθάρας και η νότα Ντο ενός πιάνου έχουν ομοιότητες όσον αφορά τη συχνότητα ή το ύψος του ήχου.
Η σωστή απάντηση είναι το Α.

Διάδοση ηχητικών κυμάτων

9. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αέρας που βρίσκεται πιο κοντά στο έδαφος έχει υψηλότερη θερμοκρασία από τον αέρα που βρίσκεται πιο μακριά από το έδαφος. Τη νύχτα, συμβαίνει το αντίθετο. Ο αέρας που βρίσκεται πιο κοντά στο έδαφος έχει χαμηλότερη θερμοκρασία από τον αέρα που βρίσκεται πιο μακριά από το έδαφος. Επομένως…

1. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο ήχος ταξιδεύει περισσότερο προς τα πάνω παρά οριζόντια
2. Τη νύχτα, ο ήχος ταξιδεύει περισσότερο προς τα πάνω παρά οριζόντια
3. Μέρα ή νύχτα, ο ήχος ταξιδεύει προς όλες τις κατευθύνσεις.
4. Μέρα και νύχτα, ο ήχος ταξιδεύει περισσότερο οριζόντια παρά προς τα πάνω

Συζήτηση
Κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αέρας που βρίσκεται πιο κοντά στο έδαφος έχει υψηλότερη θερμοκρασία από τον αέρα που βρίσκεται πιο μακριά από το έδαφος. Με άλλα λόγια, κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αέρας που βρίσκεται πιο κοντά στο έδαφος είναι θερμότερος από τον αέρα που βρίσκεται πιο μακριά από το έδαφος. Ο θερμότερος αέρας έχει χαμηλότερη πυκνότητα, επομένως κινείται προς τα πάνω πιο εύκολα. Επομένως, κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο αέρας κινείται προς τα πάνω περισσότερο. Ο ήχος ταξιδεύει μέσω του αέρα και ο ήχος ταξιδεύει προς όλες τις κατευθύνσεις. Ωστόσο, επειδή ο αέρας κινείται προς τα πάνω περισσότερο κατά τη διάρκεια της ημέρας, ο ήχος ταξιδεύει επίσης προς τα πάνω περισσότερο.

Αντίθετα, τη νύχτα, ο αέρας δεν κινείται τόσο πολύ προς τα πάνω, επομένως ο ήχος δεν ταξιδεύει τόσο πολύ προς τα πάνω. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι μακρινοί ήχοι μπορούν να ακουστούν τη νύχτα, ενώ οι μακρινοί ήχοι είναι δύσκολο να ακουστούν κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Η σωστή απάντηση είναι το Α.