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. Henkilö liikkuu nopeudella 10 m/s ⁻¹ kohti paikallaan olevaa äänilähdettä, jonka taajuus on 680 Hz. Äänilähteen saavuttua henkilö liikkuu siitä poispäin samalla nopeudella. Jos äänilähteen nopeus ilmassa on 340 m/s ⁻¹ , niin kahden kuullun taajuuden suhde 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

vp = 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 valvojan kuuleman pillin taajuus on ….

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C. 1800 Hz

D. 1700 Hz

E. 1400 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että:

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

Äänilähteen taajuus (f) = 1600 Hz

Äänen nopeus ilmassa (v) = 340 m/s

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

Kysytään: vartijan kuuleman äänen taajuus (f')?

Vastaus:

Oikea vastaus on D.

4. Paloauto liikkuu nopeudella 20 ms ^-1 ja sen sireeni soi 400 Hz:n taajuudella (äänen nopeus ilmassa on 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

Kysymys: Millä taajuudella ääntä kuulet?

Vastaus:

Oikea vastaus on A.

5. Varoitustornin kaiutin lähettää ääntä 670 Hz:n taajuudella. Auto lähestyy tornia nopeudella 90 km/h. Jos äänen nopeus ilmassa on tuolloin 335 m/s, niin autonkuljettajan kuuleman kaiuttimesta tulevan 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 levossa)

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 junaa A)

v _p = 0 (Dini on pysähtyneessä junassa)

f = 676 Hz

v = 340 m/s

Kysyttiin: Millä taajuudella juna B Dini kuuli?

Vastaus:

Oikea vastaus on A.

7. Jalkapalloilija juoksee nopeudella v _p paikallaan olevaa erotuomaria kohti ja puhaltaa pilliä taajuudella f _s . Jos ilman nopeus kyseisessä kohdassa on v, niin pelaajan kuulema taajuus muotoillaan seuraavasti….

Keskustelu

Tiedetään, että :

v _s = 0 (tuomari on hiljaa)

v _p = v _p (positiivinen, koska se lähestyy äänilähdettä)

f = _fs

v=v

Kysymys : Mikä on jalkapalloilijoiden kuulema taajuuskaava?

Vastaus :

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

Tiedetään, että :

Äänilähteen taajuus (f) = 1 000 Hz

Äänilähteen nopeus (vs ₎ = -0,25 v (suhteessa ääntä kuljettavaan väliaineeseen)

Äänen nopeus (v) = v

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

Etsitään : Kuuntelijan kuuleman äänen taajuus (f')

Vastaus :

Doppler-ilmiön kaava:

Oikea vastaus on D.

9. Äänenlähde, 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

Tiedetään, että :

Äänilähteen taajuus (f) = 1 000 Hz

Äänenlähteen nopeus (vs ₎ = -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)

Etsitään : Kuuntelijan kuuleman äänen taajuus (f')

Vastaus :

Oikea vastaus on B.

10. Äänilähde liikkuu nopeudella 60 m/s. Havaitsija liikkuu sen taakse samaan suuntaan kuin äänilähde nopeudella 10 m/s. Jos äänen nopeus ilmassa on 340 m/s ja äänilähteen taajuus on 800 Hz, niin havaitsijan kuuleman äänen taajuus on…

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C. 940 Hz

960 Hz

E. 1.120 Hz

Keskustelu

Tiedetään, että :

Äänilähteen taajuus (f) = 1 000 Hz

Äänenlähteen nopeus (vs ₎ = 60 m/s (suhteessa ilmaan ääntä johtavana väliaineena)

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

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

Etsitään : Kuuntelijan kuuleman äänen taajuus (f')

Vastaus :

Oikea vastaus on A.

Äänen intensiteetti

11. Äänen intensiteetti pisteessä P, joka on 3 metrin päässä äänilähteestä, on 10⁻⁴ ^wattia /m² ^. Piste R on 300 metrin päässä äänilähteestä. Jos kynnysintensiteetti I⁻⁴ ₌ 10⁻⁶ ^wattia /m² ^, niin pisteiden P ja R intensiteettitasojen suhde on…

A. 1:2

B. 2:1

C. 2:3

2. päivä: 4

E. 3:4

Keskustelu

Tiedetään, että :

Äänen intensiteetti pisteessä P (IP ₎ = ^10⁻⁴ W/ ^m²

Pisteen P etäisyys äänilähteestä (rP ₎ = 3 metriä

Pisteen R etäisyys äänilähteestä (r _R ) = 300 metriä

Kynnysintensiteetti (Io ₎ = ^10⁻⁶ wattia/ ^m²

Kysymys : Intensiteettitasojen vertailu pisteissä P ja R (TI _P : TI _R )

Vastaus :

Intensiteetin ja etäisyyden välisen suhteen kaava :

I _pr r _p2 = ^I _R r _R2^​

Äänen intensiteetti R:ssä :

( ^10⁻⁴ )(3² ⁾ = ( _IR )( ^300² )

( ^10⁻⁴ )(9) = ( _IR )(90000)

9 x ^10⁻⁴ = ( _IR )(9 x ^10⁻⁴ )

IR ₌ 9 x ^10⁻⁴ : 9 x ^10⁻⁴

IR ₌ 10⁻⁸^​

Äänen intensiteetti pisteessä R on ^10⁻¹⁰ 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 /m² ^. Piste B on 100 metrin päässä äänilähteestä. Jos kynnysintensiteetti on 10⁻⁷ ^W /m² ^, intensiteettitasojen suhde pisteissä A ja B on…

A. 5:3

B. 5:1

C. 4:5

4. päivä: 3

E. 3:1

Keskustelu

Tiedetään, että :

Äänen intensiteetti pisteessä A (IA ₎ = ^10⁻³ W/ ^m²

Pisteen A etäisyys äänilähteestä (r _A ) = 1 metriä

Pisteen B etäisyys äänilähteestä (rR ₎ = 100 metriä

Kynnysintensiteetti (Io ₎ = ^10⁻⁶ wattia/ ^m²

Kysymys : Pisteiden A ja B intensiteettitasojen vertailu (TI _A : TI _B )

Vastaus :

Intensiteetin ja etäisyyden välisen suhteen kaava :

I _A r _A ² = I _B r _B ²

Äänen intensiteetti pisteessä B :

( ^10⁻³ )(1² ⁾ = ( _IB )( ^100² )

( ^10⁻³ )(1) = ( _IB )(10.000)

1 x ^10⁻⁷ = ( _IB )(1 x ^10⁻⁷ )

IB = ^10⁻⁷ : ^10⁻¹_​

IB ₌ 10 ^-11

Äänen intensiteetti pisteessä R on ^10⁻¹⁰ 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 m ja 400 m etäisyydellä äänilähteestä. Jos alueella A kuulet äänen, jonka intensiteetti on 10⁻³ ^W /m² ^, niin pisteiden A ja B intensiteettitasojen suhde on... (log² = 0,3 ja I0 ₌ 10⁻¹² ^W / ^m² )

A. 11:15

B. 15:11

C. 15:16

16. päivä: 11

E. 16:15

Keskustelu

Tiedetään, että :

Äänen intensiteetti pisteessä A (IA ₎ = ^10⁻³ W/ ^m²

Pisteen A etäisyys äänilähteestä (r _A ) = 800 metriä

Pisteen B etäisyys äänilähteestä (r _B ) = 400 metriä

Kynnysintensiteetti (Io ₎ = ^10⁻⁶ wattia/ ^m²

Log2 = 0,3

Kysymys : Pisteiden A ja B intensiteettitasojen vertailu (TI _A : TI _B )

Vastaus :

Intensiteetin ja etäisyyden välisen suhteen kaava :

I _A r _A ² = I _B r _B ²

Äänen intensiteetti pisteessä B :

( ^10⁻³ )(800² ⁾ = ( _IB )( ^400² )

( ^10⁻³ )(640.000) = ( _IB )(160.000)

( ^10⁻³ )(64) = ( _IB )(16)

( ^10⁻³ )(4) = ( _IB )(1)

IB ₌ 4 x ^10⁻⁴ :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 moottorin tuottama äänenvoimakkuustaso on TI = 70 dB (Io ₌ 10−12 ^wattia m ⁻² ). Jotta moottorin ääni vastaisi ambulanssin sireenin ääntä, tarvitaan… auton moottoreita.

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 (Io ₌ 10–12 ^wattia m ^–2 ). Kun 100 saman äänen lähdettä kuulostaa samanaikaisesti, tuloksena oleva äänen intensiteettitaso 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