نمونه سوالات مبحث امواج مکانیکی

۱۳ نمونه از امواج مکانیکی

۱. اختلاف فاز امواج عرضی

به تصویر موج سینوسی زیر نگاه کنید!

اگر طول موج سینوسی بالا ۸۰ سانتی‌متر باشد، نقطه‌ای که اختلاف فاز ¾ دارد ...

الف. پ با س

ب. پ با ر

پ. با س

د. س با س

ای. آر با اس

پمباهاسان

PQ = ¾ طول موج

PR = 1 1/2 = 1,5 طول موج

PS = 2 طول موج

QS = 1 1/4 = 1,25 طول موج

RS = نصف طول موج

جواب صحیح الف است.

۲. لوله‌های اندامی باز و بسته

دو لوله ارگ، یکی باز و دیگری بسته، با طول یکسان در نظر گرفته شده است. اگر سرعت صوت در هوا ۳۴۰ متر بر ثانیه باشد، نسبت فرکانس‌های اورتون دو لوله ارگ ​​باز به فرکانس‌های اورتون دو لوله ارگ ​​بسته برابر است با ...

پمباهاسان

شناخته شده است:

طول لوله ارگ ​​باز و بسته یکسان است.

سرعت صوت در هوا (v) = 340 متر بر ثانیه

پرسیده شد:

پاسخ: مقایسه فرکانس f دومین اورتون (f3 ₎ در یک لوله ارگ ​​باز و بسته

لوله ارگان باز

لوله ارگ ​​باز یا لوله باز، لوله‌ای است که هر دو انتهای آن مانند تصویر کناری باز است.

شکل سمت راست نموداری از امواج صوتی در یک لوله ارگ ​​باز است که در آن گره‌ها نشان‌دهنده چگالی هوا و آنتی‌نودها نشان‌دهنده کشش هوا هستند.

گام اساسی (f ₁ ) = v / 2L = 340/2L = 170/L

دومین اورتون (f ₃ ) = 3 f ₁ = 3 (170/L) = 510/L

لوله ارگان بسته

لوله ارگ ​​بسته یا لوله بسته، لوله ای است که یک سر آن باز و سر دیگر آن بسته است، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. اگر هر دو سر لوله بسته باشد، لوله قابل استفاده نیست.

شکل سمت راست نموداری از امواج صوتی در یک لوله ارگ ​​بسته است که در آن گره‌ها نشان‌دهنده چگالی هوا و آنتی‌نودها نشان‌دهنده کشش هوا هستند.

گام اساسی (f ₁ ) = v / 4L = 340/4L = 85/L

دومین اورتون (f ₃ ) = 3 f ₁ = 3 (85/L) = 255/L

مقایسه فرکانس اورتون دوم f ( _f3 ) در لوله‌های ارگ باز و بسته

۵۱۰/لیتر: ۲۵۵/لیتر

510: 255

2: 1

۳. سطح شدت موج صدا

یک منبع موج صوتی با توان ۱۲.۵۶ وات، امواج را به طور همگن به محیط اطراف ساطع می‌کند. شدت آستانه صدا ۱۰-۱۲ وات بر متر مربع است ^. بزرگی ^شدت تابش موج در فاصله ۱۰ متری از منبع ...

پمباهاسان

شناخته شده است:

Daya = 12,56 Watt

شدت آستانه صدا (I _o ) = 10 ^-12 Wm ^-2

فاصله (r) = 10 متر

پرسیده شده: سطح شدت (TI)

پاسخ:

فرمول رابطه بین توان (P)، شدت (I) و فاصله (r):

سطح شدت (TI):

۴. شدت صدا

یک سیستم بلندگو، ۳۶ π وات توان صوتی و سطح شدت ۸۰ دسی‌بل را هنگام شنیده شدن در فاصله x از بلندگو منتشر می‌کند. (I _o = ۱۰ ^-۱۲ watt.m ^-۲ ). مقدار صحیح x برابر است با…

الف. ۱۵ متر

ب. 160 متر

ج. 175 متر

د. ۴۵ متر

شرق. ۵۷ متر

پمباهاسان

معلوم است که:

توان (P) = 36 π وات

سطح شدت (TI) = 80 دسی‌بل

فاصله = x

حد شنوایی انسان (I _o ) = 10 ^-12 وات بر متر ^مربع

سوال شده: مقدار x

جواب:

فرمول رابطه بین توان (P)، شدت (I) و فاصله (x):

ابتدا شدت صدا را در فاصله x محاسبه کنید:

شدت صدا:

مقدار x را محاسبه کنید:

پاسخ صحیح E است.

۵. موج سیار

سوال شماره ۵ آزمون سراسری فیزیک SMA/MA سال ۲۰۱۴/۲۰۱۵

معادله موج سیار بیان شده در سیستم بین‌المللی واحدها (SI) برابر است با y = 0,2 sin (0,2 πx-20πt)

از گفته‌های زیر:

(1) سرعت انتشار موج 100 میلی‌ثانیه ^-1

(2) در x = 0 و t = 0، انحراف موج = 0 است

(3) فرکانس موج 20 هرتز

(4) دامنه موج 2 سانتی‌متر

کدام یک درست است؟

الف. (1) و (2)

ب. (1) و (3)

ج. (1) و (4)

د. (2) و (4)

ه. (2) و (3)

پمباهاسان

سه شکل از معادلات موج:

y = A sin (ωt – kx) ——> 1

ω = 2π / T و k = 2π / λ

y = یک گناه (2π/T) t – (2π/λ) x

y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2

y = یک گناه 2π (ft – x/λ) ——-> 2

T = 1/f و λ = v / f

y = A sin 2π (ft – f(x/v))

y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3

معادله موج سیار در سوال بالا همان شکل ۲ است:

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 = دامنه = 0,2 متر = 0,2 (100 سانتی متر) = 20 سانتی متر

f = فرکانس = 10 ثانیه ^-1 = 10 هرتز

λ = طول موج = 10 متر

v = سرعت انتشار موج = f λ = (10 ثانیه ^-1 )(10 متر) = 100 میلی ثانیه ^-1

جواب صحیح الف است.

۶. اثر داپلر

یک آمبولانس با سرعت ۷۲ کیلومتر در ^ساعت در حال حرکت است و آژیر آن با فرکانس ۱۵۰۰ هرتز به صدا در می‌آید. یک موتورسوار با سرعت ۲۰ متر بر ^ثانیه در جهت مخالف آمبولانس در حال حرکت است. اگر سرعت صوت در هوا ۳۴۰ متر بر ^ثانیه باشد ، نسبت فرکانس‌هایی که موتورسوار هنگام نزدیک شدن به آمبولانس و دور شدن از آن می‌شنود برابر است با…

الف. ۲:۳

ب. ۳:۲

ج. ۲: ۱

دی. ۱۲:۶

ه. ۳:۷

پمباهاسان

قوانین امضا:

v همیشه مثبت است

اگر شنونده به منبع صدا نزدیک شود، vp مثبت است_.

اگر شنونده از منبع صدا دور شود، vp منفی است_.

اگر منبع صدا رو به شنونده نباشد، v _{s مثبت است.}

اگر منبع صدا به شنونده نزدیک شود، v _{s منفی است.}

vp = ₀ اگر شنونده ساکت باشد

اگر منبع صدا بی‌صدا باشد، v _{s = 0}

معلوم است که:

فرکانس منبع صدا (f) = ۱۵۰۰ هرتز

سرعت شنونده (v _p ) = 20 متر بر ثانیه

سرعت منبع صدا (v _s ) = 72 کیلومتر بر ساعت = 72 (1000 متر) / 3600 ثانیه = 72.000 / 3600 متر بر ثانیه = 20 متر بر ثانیه

سرعت صوت (v) = 340 متر بر ثانیه

سوال: مقایسه فرکانس‌های شنیده شده توسط موتورسواران هنگام نزدیک شدن و دور شدن از آمبولانس

جواب:

فرمول اثر دوپلر:

فرکانسی که یک موتورسوار هنگام نزدیک شدن به آمبولانس می‌شنود

هر دو در جهت مخالف هستند، به طوری که وقتی موتورسیکلت به آمبولانس نزدیک می‌شود، آنها به یکدیگر نزدیک می‌شوند. اگر شنونده به منبع صدا نزدیک شود، _vp مثبت و اگر منبع صدا به شنونده نزدیک شود، _{vs منفی است.}

فرکانسی که موتورسواران هنگام دور شدن از آمبولانس می‌شنوند

هر دو در جهت مخالف هستند به طوری که وقتی موتورسیکلت از آمبولانس دور می‌شود، آنها نیز از یکدیگر دور می‌شوند. اگر شنونده از منبع صدا دور شود، v _p منفی و اگر منبع صدا از شنونده دور شود، v _{s مثبت است.}

مقایسه فرکانس‌های شنیده شده توسط موتورسواران هنگام نزدیک شدن و دور شدن از آمبولانس.

جواب صحیح D است.

شدت صدا

۵. به تصویر زیر نگاه کنید!

اگر نقطه P یک منبع صدا باشد که در همه جهات تابش می‌کند، آنگاه نسبت شدت صدا در نقاط S، R و Q به ترتیب ... است.

الف. ۱: ۱: ۱

ب. ۱: ۲: ۱

ج. ۱: ۴: ۱

د. ۲ : ۲ : ۱

ه. ۴ : ۱ : ۲

پمباهاسان

معلوم است که:

فاصله نقطه Q از منبع صدا (r)_Q) = 3 متر

فاصله نقطه R از منبع صدا (r _R ) = 6 متر

فاصله نقطه S از منبع صدا (r _S ) = 5 متر

شدت صدا در نقطه Q = I _Q

شدت صدا در نقطه R = I _R

شدت صدا در نقطه S = I _S

سوال: مقایسه شدت صدا در نقاط S، R و Q ( _IS : IR _: I _Q )

جواب:

شدت صوت در نقطه S:

شدت صوت در نقطه R:

شدت صوت در نقطه S:

مقایسه شدت صدا در نقاط S، R و Q:

جواب صحیح D است.

۸. امواج صوتی از منبع خود در همه جهات به طور مساوی پخش می‌شوند. نقطه A در فاصله P از منبع صدا، نقطه B در فاصله 2P از منبع صدا و نقطه C در فاصله 4P از منبع صدا قرار دارند. نسبت شدت صدای دریافتی توسط A، B و C برابر است با…

الف. ۱: ۱: ۱

ب. ۱: ۲: ۱

ج. ۱: ۴: ۱

د. ۲ : ۲ : ۱

ه. ۴ : ۱ : ۲

پمباهاسان

معلوم است که:

فاصله نقطه A از منبع صدا (r _A ) = P

فاصله نقطه B از منبع صدا (r _B ) = 2P

فاصله نقطه C از منبع صدا (rC ₎ = 4P

شدت صدا در نقطه A = I _A

شدت صدا در نقطه B = I _B

شدت صدا در نقطه C = _IC

سوال: مقایسه شدت صدا در نقاط A، B و C ₍ IA : _IB : _IC )

جواب:

شدت صوت در نقطه A:

شدت صوت در نقطه B:

شدت صوت در نقطه C:

مقایسه شدت صدا در نقاط A، B و C:

جواب صحیح الف است.

۹. اثر داپلر

تصویر زیر یک ماشین پلیس را در حال تعقیب یک مجرم موتورسوار نشان می‌دهد:

یک ماشین پلیس با آژیر با فرکانس ۹.۳۰ هرتز، موتورسیکلت یک مجرم را که با سرعت ۷۲ کیلومتر بر ساعت در حال فرار است، تعقیب می‌کند ^. ماشین پلیس برای رسیدن به مجرم، سرعت خود را تا ۱۰۸ کیلومتر بر ساعت افزایش می‌دهد ^. اگر سرعت صوت در هوا ۳۴۰ متر بر ثانیه باشد ^، فرکانس صدای آژیر شنیده شده توسط مجرم سوار بر موتورسیکلت ... است.

الف. ۸۵۰ هرتز

ب. ۹۰۰ هرتز

ج. ۹۶۰ هرتز

د. ۱۰۲۰ هرتز

E. ۱۲۰۰ هرتز

پمباهاسان

قوانین امضا:

v همیشه مثبت است

اگر شنونده به منبع صدا نزدیک شود، vp مثبت است_.

اگر شنونده از منبع صدا دور شود، vp منفی است_.

اگر منبع صدا رو به شنونده نباشد، v _{s مثبت است.}

اگر منبع صدا به شنونده نزدیک شود، v _{s منفی است.}

vp = ₀ اگر شنونده ساکت باشد

اگر منبع صدا بی‌صدا باشد، v _{s = 0}

معلوم است که:

فرکانس منبع صدا (f) = 9 30 هرتز

سرعت شنونده (v _p ) = 72 کیلومتر بر ساعت ^-1 = 72 (1000 متر) / 3600 (ثانیه) = 72.000/3600 متر بر ثانیه = 20 متر بر ثانیه = -20 میلی ثانیه ^-1 (منفی است زیرا مجرم از پلیس دور می‌شود)

سرعت منبع صدا (v _s ) = 108 کیلومتر بر ساعت ^-1 = 108 (1000 متر) / 3600 (ثانیه) = 108.000/3600 متر بر ثانیه = 30 متر بر ثانیه = -30 میلی ثانیه ^-1 (منفی است زیرا پلیس در حال نزدیک شدن به مجرم است)

سرعت صوت (v) = 340 میلی ثانیه ^-1

مورد نظر: فرکانس صدای شنیده شده توسط شنونده (f')

جواب:

فرمول اثر دوپلر:

جواب صحیح C است.

سطح شدت صدا

۱۰. در یک سالن، ۱۰۰ دانش‌آموز در حال یادگیری آواز خواندن هستند. اگر شدت صدای یک دانش‌آموز هنگام آواز خواندن ۴۰ دسی‌بل باشد (برای هر کودک یکسان فرض کنید)، شدت صدای تولید شده در سالن ... (I _o = ۱۰ ^-۱۲ Wm ^-۲ ) است.

الف. 10 ^-4 Wm ^-2

ب. 10 ^-5 Wm ^-2

ج. 10 ^-6 Wm ^-2

د. 10 ^-7 دقیقه ^-2

E. 10 ^-8 Wm ^-2

پمباهاسان

معلوم است که:

سطح شدت یک دانش‌آموز (TI ₎ = 40 دسی‌بل

شدت آستانه شنوایی انسان (I _o ) = 10 ^-12 W/m ²

تعداد دانش‌آموزان (x) = ۱۰۰

پرسیده شد: شدت صدای ۱۰۰ دانش‌آموز

جواب:

شدت صدای ۱ دانش‌آموز:

شدت صدای ۱ دانش‌آموز:

من _x = (x)(I)

من _x = (100)(10-8 ⁾ = (10 ^{^2} )( ^10-8 )

I _x = 10 ^-6 وات بر متر ^مربع

جواب صحیح C است.

۱۱. شدت صدای ۱۰۰ دستگاه یکسان ۱۰ به توان منفی ^۷ وات بر متر ^مربع است . اگر I _o = ۱۰ به توان ^{منفی ۱۲} وات بر متر مربع ^باشد ، آنگاه سطح شدت صدای یک دستگاه ... است.

الف. ۷۰ دسی‌بل

ب. 60 دسی‌بل

ج. 50 دسی‌بل

د. ۴۰ دسی‌بل

E. 30 دسی‌بل

پمباهاسان

معلوم است که:

شدت صدای ۱۰۰ دستگاه (I _x ) = ۱۰ ^-۷ وات ^{بر متر مربع}

شدت آستانه شنوایی انسان (I _o ) = 10 ^-12 W/m ²

تعداد ماشین‌ها (x) = ۱۰۰ = ۱۰^ ^۲

پرسیده شد: میزان شدت صدای یک دستگاه (TI)

جواب:

شدت صدای ۱ دستگاه:

من _x = (x)(I)

10 ^-7 = (10 ^{^2} )( I )

من = 10 ^-7 / 10 ² = (10 ^-7 )(10 ^-2 ) = 10 ^-9

سطح شدت صدای دستگاه (TI):

پاسخ صحیح E است.

۱۲. خواص کلی امواج به شرح زیر است:
(1) نمی‌تواند در خلاء منتشر شود
(2) به طور مستقیم در محیط‌های مختلف منتشر می‌شود
(3) تجربه تأمل
(4) تجربه پراش
(5) تجربه تداخل

از خواص موجی بالا، آنچه که با ویژگی‌های امواج نور مطابقت دارد...

الف. فقط (1) و (2)
ب. فقط (3) و (4)
ج. (2)، (3) و (4)
د. (3)، (4) و (5)
ه. (1)، (3)، (4) و (5)

پمباهاسان

(1) امواج نور، امواج الکترومغناطیسی هستند که به محیط انتشار نیاز ندارند. از آنجا که به محیط انتشار نیاز ندارند، امواج الکترومغناطیسی می‌توانند در خلاء منتشر شوند.
(2) وقتی امواج نوری که در یک محیط منتشر می‌شوند، وارد محیط جدیدی می‌شوند، امواج نوری نیز دچار شکست می‌شوند. شکست نور، خم شدن جهت انتشار امواج نوری است. شکست به دلیل تفاوت در سرعت امواج نوری در هر محیط متفاوت رخ می‌دهد.
(3) امواج نور علاوه بر تجربه شکست، بازتاب را نیز تجربه می‌کنند. بازتاب نور توسط یک آینه تخت یکی از نمونه‌های پدیده بازتاب نور است. بازتاب نور توسط یک آینه تخت، استفاده از آینه‌های تخت را به عنوان ابزار آرایش امکان‌پذیر می‌کند.
(4) پراش نه تنها توسط امواج الکترومغناطیسی مانند امواج نور تجربه می‌شود، بلکه توسط امواج مکانیکی مانند امواج آب و امواج صوتی نیز تجربه می‌شود.
(5) علاوه بر امواج الکترومغناطیسی مانند امواج نور، امواج مکانیکی مانند امواج آب، امواج طناب یا امواج صوتی نیز تداخل را تجربه می‌کنند.
جواب صحیح D است.

۱۳. به خواص موج زیر توجه کنید!
(1) تجربه پراش
(2) تجربه تأمل
(3) نمی‌تواند در خلاء منتشر شود
(4) می‌تواند قطبی شدن را تجربه کند
(5) هنگام عبور از دو محیط مختلف، مستقیم حرکت می‌کند
از خواص موج بالا که با ویژگی‌های امواج صوتی مطابقت دارند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد...

الف. (1)، (2) و (3)
ب. (1)، (2) و (4)
ج. (1)، (3) و (4)
د. (2)، (3) و (4)
ه. (3)، (4) و (5)

پمباهاسان
(1) پراش نه تنها توسط امواج الکترومغناطیسی مانند امواج نور تجربه می‌شود، بلکه توسط امواج مکانیکی مانند امواج صوتی نیز تجربه می‌شود.
(2) بازتاب یا جهش توسط امواج الکترومغناطیسی مانند امواج نور و امواج مکانیکی مانند امواج صوتی یا امواج آب تجربه می‌شود. نمونه‌ای از رویداد بازتاب موج صوتی، پژواک است.
(3) امواج صوتی، امواج مکانیکی هستند. امواج مکانیکی امواجی هستند که برای انتشار به محیط انتشار نیاز دارند. اگر محیطی مانند خلاء وجود نداشته باشد، امواج صوتی نمی‌توانند منتشر شوند.

(4) امواج عرضی مانند امواج طناب، امواج سطح آب و امواج الکترومغناطیسی مانند امواج نور، قطبش را تجربه می‌کنند. امواج صوتی امواج طولی هستند و بنابراین نمی‌توانند قطبش را تجربه کنند.
(5) امواج صوتی هنگام انتشار از یک محیط به محیط دیگر، دچار شکست یا تغییر در جهت انتشار می‌شوند. شکست زمانی رخ می‌دهد که موج شروع به ورود به محیط دیگری می‌کند.
جواب صحیح الف است.

 

 

منبع سوال:

سوالات فیزیک آزمون سراسری برای دبیرستان/هنرستان فنی و حرفه ای