Ääniaaltojen esimerkkikysymykset

16 esimerkkiä ääniaaltokysymyksistä

1. Autokilpailun katsoja kuulee erilaisia ​​ääniä (autojen jylinää) autojen lähestyessä ja loitontuessa. Keskimääräinen kilpa-auto tuottaa ääntä 800 Hz:n taajuudella. Jos äänen nopeus ilmassa on 340 m/s,^-1 ja auton nopeus on 20 ms^-1, niin auton lähestyessä kuultava taajuus on….
A. 805 Hz

B. 810 Hz

C. 815 Hz

850 Hz

E. 875 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että:

v_s = -20 m/s (negatiivinen, koska auto liikkuu poispäin kuuntelijasta)

v_p = 0 (kuuntelija on hiljaa, koska hän katsoo)

f = 800 Hz

v = 340 m/s

Kysymys kuuluu: Millä taajuudella kuulet ääntä?

Vastaus:

Oikea vastaus on D.

2. Ihminen liikkuu 10 ms nopeudella^-1 Lähestyessään paikallaan olevaa äänilähdettä äänilähteen taajuus on 680 Hz. Äänilähteen saavuttua henkilö liikkuu poispäin äänilähteestä samalla nopeudella. Jos äänilähteen nopeus ilmassa on 340 m/s^-1, niin kahden kuullun taajuuden vertailu lähdettä kohti ja siitä poispäin liikuttaessa on...

A. 33/34

B. 33/35

C. 34/35

D. 35

E. 35/34

Keskustelu

Tiedetään, että:

v = 340 m/s

v_p = 10 m/s

v_s = 0

f = 680 Hz

Kysymys: Mikä on äänen taajuuksien suhde, kun kuuntelija lähestyy äänenlähdettä ja kun kuuntelija liikkuu siitä poispäin?

Vastaus:

Kuuntelija siirtyy poispäin lähteestä:

Kuultujen taajuuksien vertailu:

700 : 660 = 70 : 66 = 35 : 33

Oikea vastaus on D.

3. 72 km/h nopeudella kulkeva veturi lähestyy tasoristeystä ja antaa samalla 1600 Hz:n taajuudella olevan pillin. Jos äänen nopeus ilmassa on 340 ms⁻¹, niin tasoristeyksen vartijan kuuleman pillin taajuus on ….

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C. 1800 Hz

D. 1700 Hz

E. 1400 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että:

Äänilähteen nopeus (v_s) = 72 km/h = 20 m/s (suhteessa ääntä johtavaan väliaineeseen)

Äänilähteen taajuus (f) = 1600 Hz

Äänen nopeus ilmassa (v) = 340 m/s

Kuuntelijan nopeus (v_p) = 0 (nolla, koska kuuntelija ei liiku)

Kysytään: vartijan kuuleman äänen taajuus (f')?

Vastaus:

Oikea vastaus on D.

4. Paloauto liikkuu 20 ms nopeudella^-1 samalla kun sireeniä soitetaan 400 Hz:n taajuudella (äänen nopeus ilmassa 300 ms^-1). Jos paloauto liikkuu poispäin tien laidassa seisovasta henkilöstä, henkilö kuulee sireenin taajuudella….

A. 375 Hz

B. 575 Hz

C. 600 Hz

620 Hz

E. 725 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että:

v_s = 20 m/s (positiivinen, koska auto liikkuu poispäin kuuntelijasta)

v_p = 0 (hiljainen kuuntelija tien laidassa)

f = 400 Hz

v = 300 m/s

Kysytty: kuullun äänen taajuus ?

Vastaus:

Oikea vastaus on A.

5. Varoitustornin kaiutin soi 670 Hz:n taajuudella. Auto lähestyy tornia nopeudella 90 km/h. Jos äänen nopeus ilmassa on 335 m/s, niin autonkuljettajan kuuleman kaiuttimen äänen taajuus on...

A. 900 Hz

B. 840 Hz

C. 800 Hz

D. 750 Hz

E. 720 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että:

f = 670 Hz

v_s = 0 (torni still-tilassa)

v_p = 90 km/h = 25 m/s (positiivinen, koska kuuntelija lähestyy äänilähdettä)

v = 335 m/s

Kysymys: Mikä on kuljettajan kuuleman äänen taajuus (f')?

Vastaus:

Oikea vastaus on E.

6. Dini oli pysähtyneessä junassa A. Toinen juna (B) liikkuu kohti A:ta nopeudella 2 ms.^-1 samalla kun puhalletaan pilliä taajuudella 676 Hz. Jos äänen nopeus ilmassa on 340 ms^-1, sitten Dinin kuuleman junan B vihellyksen taajuus oli….
A. 680 Hz

B. 676 Hz

C. 660 Hz

656 Hz

E. 640 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että:

v_s = -2 m/s (negatiivinen juna B lähestyy Diniä ja juna A:ta)

v_p = 0 (Aikaisemmin pysähtyneessä junassa)

f = 676 Hz

v = 340 m/s

Kysyttiin: Millä taajuudella juna B Dini kuuli?

Vastaus:

Oikea vastaus on A.

7. Jalkapalloilija juoksee v-nopeudella_p kohti erotuomaria, joka oli hiljaa puhaltaessaan pilliin f-taajuudella_sJos ilman nopeus kyseisessä paikassa on v, niin pelaajan kuulema taajuus muotoillaan seuraavasti….

Keskustelu

Se tiedetään :

v_s = 0 (tuomari hiljaa)

v_p = v_p (positiivinen, koska se on lähellä äänilähdettä)

f = f_s

v=v

Kysytty : Mikä on jalkapalloilijoiden kuulema taajuuskaava?

Jawab :

Oikea vastaus on A.

8. Ambulanssi A liikkuu 0,25 V nopeudella sedanin B takana, joka puolestaan ​​liikkuu 0,2 V nopeudella samaan suuntaan kuin A. Tällöin ambulanssi A soittaa sireeniään 1 000 Hz:n taajuudella. Jos äänen nopeus on v, sedanin B kuljettajan kuulema taajuus on…

A. 1.500 Hz

B. 1.250 Hz

C. 1.111 Hz

1.067 Hz

E. 1.000 Hz

Keskustelu

Se tiedetään :

Äänilähteen taajuus (f) = 1 000 Hz

Äänilähteen nopeus (v)_s) = -0,25 v (suhteessa ääntä johtavaan väliaineeseen)

Äänen nopeus (v) = v

Kuuntelijan nopeus (v)_p) = -0,2 v (suhteessa ääntä johtavaan väliaineeseen)

Kysytty Kuuntelijan kuuleman äänen taajuus (f')

Jawab :

Doppler-ilmiön kaava:

Oikea vastaus on D.

9. Äänilähde, jonka taajuus on 640 Hz, liikkuu kohti havaitsijaa nopeudella 20 m/s. Jos äänen nopeus ilmassa on 340 m/s ja havaitsija liikkuu poispäin äänilähteestä nopeudella 10 m/s, niin havaitsijan kuuleman äänen taajuus on…

A. 600 Hz

B. 660 Hz

C. 900 Hz

980 Hz

E. 1300 Hz

Keskustelu

Se tiedetään :

Äänilähteen taajuus (f) = 1 000 Hz

Äänilähteen nopeus (v_s) = -20 m/s (suhteessa ilmaan ääntä johtavana väliaineena)

Äänen nopeus (v) = 340 m/s (suhteessa ilmaan äänensiirtoaineena)

Kuuntelijan nopeus (v_p) = -10 m/s (suhteessa ilmaan ääntä johtavana väliaineena)

Kysytty Kuuntelijan kuuleman äänen taajuus (f')

Jawab :

Oikea vastaus on B.

10. Äänilähde liikkuu 60 m/s nopeudella jättäen taakseen havainnoijan, joka liikkuu samaan suuntaan kuin äänilähde 10 m/s nopeudella. Jos äänen nopeus ilmassa on 340 m/s ja äänilähteen taajuus on 800 Hz, niin havainnoijan kuuleman äänen taajuus on…

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C. 940 Hz

960 Hz

E. 1.120 Hz

Keskustelu

Se tiedetään :

Äänilähteen taajuus (f) = 1 000 Hz

Äänilähteen nopeus (v_s) = 60 m/s (suhteessa ilmaan ääntä johtavana väliaineena)

Äänen nopeus (v) = 340 m/s (suhteessa ilmaan äänensiirtoaineena)

Kuuntelijan nopeus (v_p) = 10 m/s (suhteessa ilmaan ääntä johtavana väliaineena)

Kysytty Kuuntelijan kuuleman äänen taajuus (f')

Jawab :

Oikea vastaus on A.

Äänen intensiteetti

11. Äänen intensiteetti pisteessä P, joka on 3 metrin päässä äänilähteestä, on 10^-4 wattia/m²²Piste R on 300 metrin päässä äänilähteestä. Jos kynnysintensiteetti I₀ = 10^-12 wattia/m²², niin intensiteettitasojen vertailu pisteissä P ja R on…

A. 1:2

B. 2:1

C. 2:3

2. päivä: 4

E. 3:4

Keskustelu

Se tiedetään :

Äänen intensiteetti pisteessä P (I_P) = 10^-4 W / m²

Pisteen P etäisyys äänilähteestä (r_P) = 3 metriä

Pisteen R etäisyys äänilähteestä (r_R) = 300 metriä

Kynnysintensiteetti (I_o) = 10^-12 Wattia/m²²

Kysytty P- ja R-pisteiden intensiteettitasojen vertailu (TI_P IT-ala_R)

Jawab :

Intensiteetin ja etäisyyden välisen suhteen kaava :

I_p r_p² I =_R r_R²

Äänen intensiteetti R:ssä :

(10^-4)(3²) = (I_R)(300²)

(10^-4)(9) = (I_R)(90000)

X 9 10^-4 = (I_R)(9 x 10⁴)

I_R = 9 x 10^-4 : 9 10 X^-4

I_R = 10^-8

Äänen intensiteetti pisteessä R on 10^-8 W / m².

TI:n vertailu pisteissä P ja R :

80 dB: 40 dB

2: 1

Oikea vastaus on B.

12. Äänen intensiteetti pisteessä A, joka on 1 metrin päässä äänilähteestä, on 10^-7 W / m²Piste B on 100 metrin päässä äänilähteestä. Jos kynnysintensiteetti on 10^-12 W / m², intensiteettitasojen vertailu A:ssa ja B:ssä on…

A. 5:3

B. 5:1

C. 4:5

4. päivä: 3

E. 3:1

Keskustelu

Se tiedetään :

Äänen intensiteetti pisteessä A (I_A) = 10^-7 W / m²

Pisteen A etäisyys äänilähteestä (r_A) = 1 metriä

Pisteen B etäisyys äänilähteestä (r_R) = 100 metriä

Kynnysintensiteetti (I_o) = 10^-12 Wattia/m²²

Kysytty Pisteiden A ja B intensiteettitasojen vertailu (TI_A IT-ala_B)

Jawab :

Intensiteetin ja etäisyyden välisen suhteen kaava :

I_A r_A² I =_B r_B²

Äänen intensiteetti pisteessä B :

(10^-7)(1²) = (I_B)(100²)

(10^-7)(1) = (I_B)(10.000)

X 1 10^-7 = (I_B)(1 x 10⁴)

I_B = 10^-7 : 10⁴

I_B = 10^-11

Äänen intensiteetti pisteessä R on 10^-11 W / m².

IT-ominaisuuksien vertailu pisteissä A ja B :

50 dB: 10 dB

5: 1

Oikea vastaus on B.

13. Pisteet A ja B ovat 800 metrin ja 400 metrin etäisyydellä äänilähteestä. Jos alueella A kuulet äänen, jonka intensiteetti on 10^-3 W / m², niin pisteiden A ja B intensiteettitasojen vertailu on… (log 2 = 0,3 ja I_o = 10^-12 W / m²)

A. 11:15

B. 15:11

C. 15:16

16. päivä: 11

E. 16:15

Keskustelu

Se tiedetään :

Äänen intensiteetti pisteessä A (I_A) = 10^-3 W / m²

Pisteen A etäisyys äänilähteestä (r_A) = 800 metriä

Pisteen B etäisyys äänilähteestä (r_B) = 400 metriä

Kynnysintensiteetti (I_o) = 10^-12 Wattia/m²²

Log2 = 0,3

Kysytty Pisteiden A ja B intensiteettitasojen vertailu (TI_A IT-ala_B)

Jawab :

Intensiteetin ja etäisyyden välisen suhteen kaava :

I_A r_A² I =_B r_B²

Äänen intensiteetti pisteessä B :

(10^-3)(800²) = (I_B)(400²)

(10^-3)(640.000) = (I_B)(160.000)

(10^-3)(64) = (I_B)(16)

(10^-3)(4) = (I_B)(1)

I_B = 4 x 10^-3 : 1

I_B = 4 x 10^-3

Äänen intensiteetti pisteessä B on 4 x 10^-3 W / m².

TI-suhde pisteissä P ja R on:

90 dB: 96 dB

15: 16

Oikea vastaus on C.

Intensiteetti ja äänenvoimakkuustasot

14. Taulukko, jossa on esitetty kunkin äänilähteen intensiteettitasot.

Äänilähde	Äänenvoimakkuustaso (TI)
Lintujen sirkutuksen ääni	80 dB
Ambulanssin sireeni	100 dB
Ukkonen (salama)	160 dB

Auton moottori tuottaa äänenvoimakkuustason TI = 70 dB (I_o = 10^-12 Watti m^-2). Jotta moottorin ääni tuottaisi ambulanssin sireenin ääntä vastaavan voimakkuustason, tarvitaan autojen moottoreiden lukumäärä….

A. 20.00 kone
B. 30.00 kone
C. 100.0 konetta
D. 1 000 konetta
E. 3 000 konetta

Keskustelu
Se tiedetään :
Auton TI = 70 dB
Ambulanssin TI = 100 dB
I_o = 10^-12 Wattia/m²²
Kysytty Kuinka monen auton moottorin tehon pitäisi olla yhtä suuri kuin ambulanssin tehon?
Jawab :

Ambulanssi TI = auton TI + 10 log x
100 = 70 + 10 logaritmi x
100 – 70 = 10 logaritmiyksikköä x
30 = 10 logaritmi x
30/10 = logaritmi x
3 = logaritmi x
Antilogaritmi 3 = x
10³ =x
1000 = x
Oikea vastaus on D.

15. Äänilähteen intensiteettitaso on 60 dB (I_o = 10 ^{- 12} watti m^-2). Kun 100 samanlaista äänilähdettä kuulostaa samanaikaisesti, tuotetun äänen voimakkuus on….

A. 62 dB
B. 80 dB
Noin 82 dB
D. 100 dB
E. 160 dB

Keskustelu
Se tiedetään :
TI = 60 dB
I_o = 10^-12 W / m²
x = 100
Kysytty TI 100 -äänilähde?
Jawab :
TI 100 äänilähteet = TI 1 laite + 10 log x
TI = 60 + 10 log100
TI = 60 + 10 log10²
TI = 60 + (2)(10)(log 10)
TI = 60 + 20
TI = 80 dB
Oikea vastaus on B.

Doppler-ilmiö
16. Jalkapalloilija juoksee nopeudella v_p kohti erotuomaria, joka oli hiljaa puhaltaessaan pilliin f-taajuudella_sJos ilman nopeus kyseisessä paikassa on v, niin pelaajan kuulema taajuus muotoillaan seuraavasti….

Keskustelu
Se tiedetään :
v_s = 0 (tuomari hiljaa)
v_p = v_p (positiivinen, koska se on lähellä äänilähdettä)
f = f_s
v=v
Kysytty : Mikä on jalkapalloilijoiden kuulema taajuuskaava?
Jawab :

Oikea vastaus on A.

Kysymyksen lähde:

Fysiikan kansalliset tenttikysymykset lukiolle/ammatilliseen lukioon