Helilaine valem

Näidisküsimused ja helilainete valemid

Heli intensiivsus

1. Heli intensiivsustase näitab … logaritmilist väärtust.

1. Koha võimsuse ja heliallika tekitatud võimsuse võrdlus
2. Heli intensiivsus pinnaühiku kohta
3. Heli intensiivsus teatud kaugusel selle allikast
4. Heli intensiivsuse ja inimese kuulmisläve intensiivsuse võrdlus

Arutelu

Heli intensiivsuse taseme valem:
Valemi kirjeldus: TI = intensiivsuse tase, I = heli intensiivsus, I_o = inimese kuulmislävi intensiivsus = 10^-12 W / m²
Ülaltoodud valemi põhjal võib järeldada, et heli intensiivsustase näitab heli intensiivsuse ja inimese kuulmisläve intensiivsuse võrdluse logaritmilist väärtust.
Õige vastus on D.

2. Heli intensiivsus on 6 x 10⁻⁶ ^W /cm² ^. Kui intensiivsustaset seejärel 10 dB võrra suurendada, siis intensiivsus muutub….

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

Arutelu
On teada, et:
Intensiivsus (I) = 6 x 10^-6 W / cm²
Lävi intensiivsus (I_o) = 10^-12 W / m² = 10^-12 W / 10⁴ cm² = 10^-16 W / cm²
Küsis: Kui TI-d suurendatakse 10 dB võrra, siis I saab….
Vastus:
Heli intensiivsuse suurenemine 10 W/m² = 10^-3 W / cm² mis on võrdne heli intensiivsuse suurendamisega 10 dB võrra.² W / m² = 10^-2 W / cm² mis on samaväärne heli intensiivsuse taseme suurendamisega 20 dB võrra. Ja nii edasi.

Kui intensiivsust seejärel 10 dB võrra suurendatakse, siis intensiivsus suureneb 10 dB võrra.^-3 W / cm²Seega intensiivsus muutub (6 x 10^-6 W / cm²) + (10^-4 W / cm²) = (6 x 10^-6 W / cm²) + (100 x 10^-6 W / cm²) = 100 × 10^-6 W / cm².
Õiget vastust pole olemas.

Helilaine resonants

3. Vaata järgmist pilti!
Pärast seda, kui häälestuskahvel A on löökmehhanismi abil vibreerima hakanud, vibreerib ka häälestuskahvel B. See sündmus toimub seetõttu, et….

1. Häälestuskahvlil A on sama amplituud kui häälestuskahvlil B
2. Mõlemad häälestuskahvlid kasutavad sama resonantskasti.
3. Häälestuskahvlil B on sama sagedus kui häälestuskahvlil A.
4. Mõlema häälestuskahvli tekitatud heli värvus on sama.

Arutelu
Pärast seda, kui häälestuskahvel A on löönud peksjaga vibreerima, paneb see ümbritseva õhu vibreerima nii, et ka õhk vibreerib sama sagedusega. Seejärel vibreerib õhk häälestuskahvlit B. Häälestuskahvel B vibreerib põhimõtteliselt samuti oma loomulikul sagedusel, kuid selle vibratsiooni amplituud on väga väike ja seda ei ole silmaga näha. Kuna häälestuskahvli B loomulik sagedus on sama, mis õhu vibratsioonisagedus ja häälestuskahvli A sagedus, suurendavad õhumolekulid häälestuskahvli B vibratsiooni amplituudi. Häälestuskahvel B näib vibreerivat, kuna selle vibratsiooni amplituud on silmaga nähtav.
Õige vastus on C.

4. Resonantstoru tekitab esimest korda valju suminat, kui õhusamba pikkus on 17 cm, ja teist korda valju suminat, kui õhusamba pikkus on 51 cm. Kui kasutatava häälestuskahvli sagedus on 500 Hz, on õhu levimise kiirus torus….

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

Arutelu
Resonantstoru kuju on selline, et üks ots on avatud ja teine ​​ots on suletud, nii et tipu- ja antinoodipunktide vaheline kaugus = vastavalt toru minimaalne pikkus = ¼ λ = λ/4.
Silindri pikkuse valem:
Avatud ja suletud resonantstorude sõlmpunktide ja antinoodide vaheline kaugus on täidetud, kui n on paaritu arv.   
 
Lainepikkus n jaoks₁ = 1 ja L = 0,17 meetrit:
Lainepikkus n jaoks₂ = 3 ja L = 0,51 meetrit:
Õige vastus on C.

Helilainete kiirus

5. Ookeani sügavuse mõõtmiseks kiirgab laev merepõhja suunas ultrahelilaineid. Peegeldunud lained võtab laeval olev detektor vastu 12 sekundit hiljem. Kui ultrahelilainete kiirus vees on 1200 m/s, siis võib ookeani sügavuseks järeldada….

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

Arutelu
On teada, et:
Laeva detektor võtab peegeldunud laine vastu 12 sekundi jooksul. Seega on edasi-tagasi sõiduaeg 12 sekundit.
Ajavahemik (t) = 12 sekundit / 2 = 6 sekundit
Ultraheli lainete kiirus vees (v) = 1200 m/s
Küsis: Mere sügavus (s)
Vastus:
Mere sügavus(ed):
s = vt
s = (1200 meetrit sekundis)(6 sekundit) = 7200 meetrit = 7,2 kilomeetrit
Õige vastus on A.

6. Pikselöögist on kuulda 8 sekundit pärast välgusähvatust. Kui valguse kiirus on 3 x 108 ^m /s ja heli kiirus õhus on 340 m/s, siis võib välguallika ja kuulaja vaheliseks kauguseks hinnata…

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

Arutelu
On teada, et:
Heli liikumise ajaintervall (t) = 8 sekundit
Valguse kiirus (v valgus) = 3 x 10⁸ meetrit sekundis
Heli kiirus õhus (v heli) = 340 meetrit sekundis
Küsis: Välguallika ja kuulaja vaheline kaugus
Vastus:
Valguse kiirus on nii suur, et välgu teket ja välgu ilmumist võib pidada samaaegselt toimuvateks.
Kaugus välguallikast kuulajani:
s = vt = (340 meetrit sekundis)(8 sekundit) = 2720 meetrit = 2,72 km
Õige vastus on B.

7. Teatud kohas kuuleb vaatleja 16,2 sekundit pärast välgu ilmumist kõuekärgatust. Kui valguse kiirus õhus on sel ajal 3 x 10⁻⁸ ^m /s ja heli kiirus õhus on 343 m/s, siis on välgu asukoha ja vaatleja vaheline hinnanguline kaugus ligikaudu….

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

Arutelu
On teada, et:
Heli liikumise ajaintervall (t) = 16,2 sekundit
Valguse kiirus (v valgus) = 3 x 10⁸ meetrit sekundis
Heli kiirus õhus (v heli) = 343 meetrit sekundis
Küsis: Välgu asukoha ja vaatleja vaheline kaugus
Vastus:
Valguse kiirus on nii suur, et välgu teket ja välgu ilmumist võib pidada samaaegselt toimuvateks.
Kaugus välguallikast kuulajani:
s = vt = (343 meetrit sekundis)(16,2 sekundit) = 5556,6 meetrit = 5,5 km
Õige vastus on A.

Helilaine sagedus

8. Kitarrikeele tekitatud C-noodil ja klaveri tekitatud C-noodil on sarnasusi selle poolest, et…

1. helisagedus
2. heli värv
3. heli amplituud
4. heli intensiivsus

Arutelu
Kitarrikeele C-noodil ja klaveri C-noodil on heli sageduse või kõrguse poolest sarnasusi.
Õige vastus on A.

Helilainete levimine

9. Päeval on maapinnale lähemal asuva õhu temperatuur kõrgem kui maapinnast kaugemal asuva õhu temperatuur. Öösel toimub vastupidine; maapinnale lähemal asuva õhu temperatuur on madalam kui maapinnast kaugemal asuva õhu temperatuur. Seetõttu…

1. Päeval liigub heli rohkem ülespoole kui horisontaalselt
2. Öösel liigub heli rohkem ülespoole kui horisontaalselt
3. Päeval või öösel levib heli igas suunas.
4. Päeval ja öösel levib heli horisontaalselt rohkem kui ülespoole

Arutelu
Päeval on maapinnale lähemal asuva õhu temperatuur kõrgem kui maapinnast kaugemal asuva õhu temperatuur. Teisisõnu, päeval on maapinnale lähemal asuv õhk kuumem kui maapinnast kaugemal asuv õhk. Soojemal õhul on madalam tihedus, seega liigub see kergemini ülespoole. Seetõttu liigub õhk päeva jooksul rohkem ülespoole. Heli levib õhus ja heli levib igas suunas. Kuna õhk liigub päeva jooksul aga rohkem ülespoole, liigub ka heli rohkem ülespoole.

Seevastu öösel õhk nii palju ülespoole ei liigu, seega heli ei levi nii palju ülespoole. Seetõttu on öösel kuulda kaugeid helisid, samas kui päeval on neid raske kuulda.
Õige vastus on A.