13 Foarbylden fan Mechanyske Weagen
1. Ferskillende fazen transversale weagen
Jou omtinken oan de ôfbylding gelombang de folgjende sinusfoarmige!
As de golflingte fan 'e sinusoïde hjirboppe 80 cm is, dan is it punt dat in fazeferskil fan ¾ hat ...
A. P mei Q
B.P mei R
C. P mei S
D. Q mei S
E. R mei S
Diskusje
PQ = 3/4 golflingte
PR = 1 1/2 = 1,5 golflingten
PS = 2 golflingten
QS = 1 1/4 = 1,25 golflingten
RS = 1/2 golflingte
It goede antwurd is A.
2. Iepen en sletten oargelpipen
Twa oargelpipen wurde levere, ien iepen en de oare sletten, elk mei deselde lingte. As de lûdssnelheid yn loft 340 m/s is, dan is de ferhâlding fan 'e boppetoanfrekwinsjes fan' e twa iepen oargelpipen ta de boppetoanfrekwinsjes fan 'e twa sletten oargelpipen ...
Diskusje
It is bekend:
De lingte fan in iepen en sletten oargelpipe is itselde.
Lûdssnelheid yn loft (v) = 340 m/s
Frege:
Antwurd: Ferliking fan ftwadde boppetoanfrekwinsje (f3) iepen en sletten oargelpipen
Iepen oargelpipe
In iepen oargelpipe of iepen buis is in buis dy't beide úteinen iepen hat lykas op 'e ôfbylding oan 'e kant.
De figuer rjochts is in grafyk fan lûdsweagen yn in iepen oargelpipe, wêrby't de knooppunten de lofttichtens fertsjintwurdigje en de antiknooppunten de loftspanning.
Basistoan (f1) = v / 2L = 340/2L = 170/L
Twadde boppetoan (f3) = 3 f1 = 3 (170/L) = 510/L
Sletten oargelpipe
In sletten oargelpipe, of sletten buis, is in buis mei it iene ein iepen en it oare sletten, lykas te sjen is yn 'e ûndersteande ôfbylding. As beide einen fan 'e buis sletten binne, kin de buis net brûkt wurde.
De figuer rjochts is in grafyk fan lûdsweagen yn in sletten oargelpipe, wêrby't de knooppunten de lofttichtens fertsjintwurdigje en de antiknooppunten de loftspanning.
Basistoan (f1) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Twadde boppetoan (f3) = 3 f1 = 3 (85/L) = 255/L
Ferliking fan ftwadde boppetoanfrekwinsje (f3) iepen en sletten oargelpipen
510/L: 255/L
510: 255
2: 1
In lûdsgolfboarne mei in fermogen fan 12,56 W stjoert weagen homogeen út yn it omlizzende medium. De lûdsdrompelintensiteit is 10-12 Wm-2It yntensiteitsnivo fan 'e strielingsweagen op in ôfstân fan 10 meter fan 'e boarne is ...
Diskusje
It is bekend:
Macht = 12,56 Watt
Lûdsdrempelintensiteit (Io) = 10-12 Wm-2
Ofstân (r) = 10 meter
Frege: Yntensiteitsnivo (TI)
Antwurd:
De formule foar de relaasje tusken krêft (P), yntensiteit (I) en ôfstân (r):
Yntensiteitsnivo (TI):
4. Lûdyntensiteit
In lûdsprekersysteem stjoert 36 Hz oan akoestysk fermogen út.π watt en in yntensiteitsnivo fan 80 dB as it heard wurdt op in ôfstân x fan 'e lûdsprekker. (Io = 10-12 watt.m-2). De juste wearde fan x is…
A. 100 m
B. 160 m
C. 175 m
D. 225 m
E. 300 m
Diskusje
It is bekend dat:
Fermogen (P) = 36π Watt
Yntensiteitsnivo (TI) = 80 dB
Ofstân = x
Minsklik gehoargrinzen (Io) = 10-12 Watt.m-2
Frege: De wearde fan x
Antwurd:
De formule foar de relaasje tusken krêft (P), yntensiteit (I) en ôfstân (x):
Berekenje earst de lûdssterkte op ôfstân x:
Lûdintensiteit:
Berekenje de wearde fan x:
It goede antwurd is E.
5. Reizgjende weach
2015/2016 SMA/MA Natuerkunde Nasjonaal Eksamen Fraach Nr. 24
De fergeliking foar de reizgjende weach útdrukt yn it Ynternasjonaal Stelsel fan Ienheden (SI) is y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)
Fan de folgjende útspraken:
(1) Golfpropagaasjesnelheid 100 ms-1
(2) By x = 0 en t = 0 is de golfôfwiking = 0
(3) Golffrekwinsje 20 Hz
(4) Golfamplitude 2 sm
Hokker is korrekt?
A. (1) en (2)
B. (1) en (3)
C. (1) en (4)
D. (2) en (4)
E. (2) en (3)
Diskusje
Trije foarmen fan golffergelikingen:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T en k = 2π / λ
y = A sin (2π/T) t – (2π/λ) x
y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2
y = A sin 2π (ft – x/λ) ——-> 2
T = 1/f en λ = v/f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
De fergeliking foar de reizgjende golf yn 'e fraach hjirboppe is itselde as formulier 2:
y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)
y = 0,2 sin π (0,2x-20t)
y = 0,2 sin 2π (0,1x-10t)
y = 0,2 sin 2π (x/10 -10t)
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = amplitude = 0,2 meter = 0,2 (100 sm) = 20 sm
f = frekwinsje = 10 s-1 = 10 Hertz
λ = golflingte = 10 meter
v = golfpropagaasjesnelheid = f λ = (10 s-1)(10 m) = 100 ms-1
It goede antwurd is A.
6. Doppler-effekt
In ambulânse rydt mei in snelheid fan 72 km/o.-1 wylst in sirene lûd makket mei in frekwinsje fan 1500 Hz. De motorrider rydt mei in snelheid fan 20 m/s-1 yn 'e tsjinoerstelde rjochting as de ambulânse. As de lûdssnelheid yn 'e loft 340 ms is-1, dan is de ferhâlding fan frekwinsjes dy't de motorrider heart by it naderen fan en fuortgean fan 'e ambulânse ...
A. 25: 36
B. 36 : 49
C. 64: 81
D. 81 : 64
E. 100 : 61
Diskusje
Regels foar tekenjen:
v is altyd posityf
vp posityf as de harker de lûdsboarne benaderet
vp negatyf as de harker fuortgiet fan 'e lûdboarne
vs posityf as de lûdsboarne fan 'e harker ôf rjochte is
vs negatyf as de lûdsboarne de harker benaderet
vp = 0 as de harker stil is
vs = 0 as de lûdsboarne noch is
It is bekend dat:
Lûdsboarnefrekwinsje (f) = 1500 Hz
Harkersnelheid (vp) = 20 m / s
De snelheid fan 'e lûdsboarne (v)s) = 72 km/h = 72 (1000 meter) / 3600 sekonden = 72.000/3600 meter/sekonde = 20 m/s
Lûdssnelheid (v) = 340 m/s
Frege: PFerliking fan frekwinsjes dy't motorriders hearre by it naderen fan en fuortriden fan in ambulânse
Antwurd:
Doppler-effekt formule:
De frekwinsje dy't in motorrider heart by it naderen fan in ambulânse
Beide rieden yn tsjinoerstelde rjochtingen, dat doe't de motorfyts de ambulânse nader kaam, kamen se beide nei elkoar ta. vp posityf as de harker de lûdsboarne benaderet en vs negatyf as de lûdsboarne de harker benaderet.
De frekwinsje dy't motorriders hearre by it fuortriden fan in ambulânse
Beide rieden yn tsjinoerstelde rjochtingen, sadat doe't de motorfyts fan 'e ambulânse fuort ried, se fan elkoar ôf rieden. vp negatyf as de harker fuortgiet fan 'e lûdsboarne en vs posityf as de lûdsboarne fan 'e harker ôf rjochte is.
PFerliking fan frekwinsjes dy't motorriders hearden by it naderen fan en fuortriden fan in ambulânse.
It goede antwurd is D.
Lûdintensiteit
7. Perhatikan gambar berikut!
As punt P in lûdsboarne is dy't yn alle rjochtingen útstrielt, dan is de ferhâlding fan lûdsintensiteit op punten S, R en Q respektivelik ...
A. 16 : 25 : 100
B. 16 : 50 : 200
C. 32 : 50 : 100
D. 36 : 25 : 100
E. 72 : 25 : 200
Diskusje
It is bekend dat:
De ôfstân fan punt Q fan 'e lûdsboarne (rQ) = 3 meter
De ôfstân fan punt R fan 'e lûdsboarne (rR) = 6 meter
De ôfstân fan punt S fan 'e lûdsboarne (rS) = 5 meter
Lûdintensiteit op punt Q = IQ
Lûdintensiteit op punt R = IR
Lûdintensiteit op punt S = IS
Frege: Pferliking fan lûdsintensiteit op punten S, R, en Q (IS : IkR : IkQ)
Antwurd:
Lûdintensiteit op punt S:
Lûdintensiteit op punt R:
Lûdintensiteit op punt S:
PFerliking fan lûdsintensiteit op punten S, R en Q:
It goede antwurd is D.
8. Lûdsweagen ferspriede har fan har boarne yn alle rjochtingen gelyk. Punt A leit op in ôfstân P fan 'e lûdsboarne, punt B leit op in ôfstân fan 2P fan 'e lûdsboarne, en punt C leit op in ôfstân fan 4P fan 'e lûdsboarne. De ferhâlding fan 'e lûdsintensiteiten dy't A, B en C ûntfongen wurde is...
A. 16 : 4 : 1
B. 4 : 2 : 1
C. 4 : 1 : 16
D. 1 : 2 : 4
E. 1 : 4 : 16
Diskusje
It is bekend dat:
De ôfstân fan punt A fan 'e lûdsboarne (rA) = P
De ôfstân fan punt B fan 'e lûdsboarne (rB) = 2P
De ôfstân fan punt C fan 'e lûdsboarne (rC) = 4P
Lûdintensiteit op punt A = IA
Lûdintensiteit op punt B = IB
Lûdintensiteit op punt C = IC
Frege: Pferliking fan lûdsintensiteit op punten A, B en C (IA : IkB : IkC)
Antwurd:
Lûdintensiteit op punt A:
Lûdintensiteit op punt B:
Lûdintensiteit op punt C:
PFerliking fan lûdsintensiteit op punten A, B en C:
It goede antwurd is A.
9. Doppler-effekt
De folgjende ôfbylding lit in plysjeauto sjen dy't in motorisearre krimineel efterfolget:
Plysjeauto mei sirene op frekwinsje 930 Hz efterfolgje de motorfyts fan in flechtsjende krimineel mei in snelheid fan 72 km/o-1De plysjeauto fersnelde nei 108 km/o-1 om de krimineel yn te heljen. As de lûdssnelheid yn 'e loft 340 ms is-1, dan is de frekwinsje fan it sirenegelûd dat de motorrider heart ...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Diskusje
Regels foar tekenjen:
v is altyd posityf
vp posityf as de harker de lûdsboarne benaderet
vp negatyf as de harker fuortgiet fan 'e lûdboarne
vs posityf as de lûdsboarne fan 'e harker ôf rjochte is
vs negatyf as de lûdsboarne de harker benaderet
vp = 0 as de harker stil is
vs = 0 as de lûdsboarne noch is
It is bekend dat:
Frekwinsje fan lûdsboarne (f) = 930 Hz
Harkersnelheid (vp) = 72 km/o-1 = 72 (1000 meter) / 3600 (sekonden) = 72.000/3600 meter/sekonde = 20 m/s = -20 ms-1 (negatyf om't kriminelen fuort bliuwe fan 'e plysje)
De snelheid fan 'e lûdsboarne (v)s) = 108 km/oere-1 = 108 (1000 meter) / 3600 (sekonden) = 108.000/3600 meter/sekonde = 30 m/s = -30 ms-1 (negatyf om't de plysje de krimineel benadere hat)
Lûdssnelheid (v) = 340 ms-1
Frege: Frekwinsje fan lûd dat troch de harker heard wurdt (f')
Antwurd:
Doppler-effekt formule:
It goede antwurd is C.
Lûdsyntensiteitsnivo
10. Yn in seal leare 100 learlingen te sjongen. As it lûdsintensiteitsnivo fan ien learling by it sjongen 40 dB is (oannommen dat it foar elk bern itselde is), dan is de lûdsintensiteit dy't yn 'e seal produsearre wurdt... (Io = 10-12 Wm-2)
A. 10-4 Wm-2
B. 10-5 Wm-2
C. 10-6 Wm-2
D. 10-7 Wm-2
E. 10-8 Wm-2
Diskusje
It is bekend dat:
It yntensiteitsnivo fan ien studint (TI) = 40 dB
Yntensiteit fan minsklike gehoardrompel (Io) = 10-12 W / m2
Oantal studinten (x) = 100
Frege: Lûdsyntensiteit fan 100 studinten
Antwurd:
Lûdintensiteit fan 1 studint:
Lûdintensiteit fan 100 studint:
Ix = (x)(I)
Ix = (100)(10-8) = (102) (10-8)
Ix = 10-6 W / m2
It goede antwurd is C.
11. De lûdsintensiteit fan 100 identike masines is 10-7 Watt.m-2As iko = 10-12 Watt.m-2, dan is it lûdsintensiteitsnivo fan in masine….
A. 70 dB
B. 60 dB
C. 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Diskusje
It is bekend dat:
Lûdsyntensiteit fan 100 masines (Ix) = 10-7 Watt.m-2
Yntensiteit fan minsklike gehoardrompel (Io) = 10-12 W / m2
Oantal masines (x) = 100 = 102
Frege: Lûdsyntensiteitsnivo fan in masine (TI)
Antwurd:
Lûdsyntensiteit fan 1 masine:
Ix = (x)(I)
10-7 = (102)(I)
Ik = 10-7 / 102 = (10-7) (10-2) = 10-9
Lûdsyntensiteitsnivo fan in masine (TI):
It goede antwurd is E.
12. De algemiene eigenskippen fan weagen binne as folget:
(1) kin net yn in fakuüm ferspraat wurde
(2) ferspriedt him rjochtstreeks yn ferskillende media
(3) refleksje ûnderfine
(4) diffraksje ûnderfine
(5) ûnderfine ynterferinsje
Fan 'e boppesteande weacheigenskippen is wat oerienkomt mei de skaaimerken fan ljochtweagen ...
A. (1) en (2) allinnich
B. (3) en (4) allinnich
C. (2), (3), en (4)
D. (3), (4), en (5)
E. (1), (3), (4), en (5)
Diskusje
(1) Ljochtweagen binne elektromagnetyske weagen dy't gjin fuortplantingsmedium nedich binne. Omdat se gjin fuortplantingsmedium nedich binne, kinne elektromagnetyske weagen har yn in fakuüm fuortplantsje.
(2) As ljochtweagen dy't har yn in medium fuortplantsje in nij medium yngeane, ûnderfine de ljochtweagen ek brekking. Brekking fan ljocht is it bûgen fan 'e rjochting fan fuortplanting fan ljochtweagen. Brekking komt foar fanwegen it ferskil yn 'e snelheid fan ljochtweagen yn elk ferskillend medium.
(3) Neist it ûnderfinen fan brekking ûnderfine ljochtweagen ek refleksje. De refleksje fan ljocht troch in platte spegel is ien foarbyld fan it ferskynsel fan ljochtrefleksje. De refleksje fan ljocht troch in platte spegel makket it mooglik dat platte spegels brûkt wurde kinne as make-up ark.
(4) Diffraksje wurdt net allinnich ûnderfûn troch elektromagnetyske weagen lykas ljochtweagen, mar wurdt ek ûnderfûn troch meganyske weagen lykas wetterweagen en lûdweagen.
(5) Neist it ûnderfinen fan elektromagnetyske weagen lykas ljochtweagen, wurdt ynterferinsje ek ûnderfûn troch meganyske weagen lykas wetterweagen, touwweagen of lûdweagen.
It goede antwurd is D.
13. Jou omtinken oan de folgjende golfeigenskippen!
(1) diffraksje ûnderfine
(2) refleksje ûnderfine
(3) kin net yn in fakuüm ferspraat wurde
(4) kin polarisaasje ûnderfine
(5) beweecht rjochtút as it troch twa ferskillende media giet
Fan 'e boppesteande weageigenskippen dy't oerienkomme mei de skaaimerken fan lûdsweagen binne ...
A. (1), (2) en (3)
B. (1), (2) en (4)
C. (1), (3) en (4)
D. (2), (3) en (4)
E. (3), (4) en (5)
Diskusje
(1) Diffraksje wurdt net allinnich ûnderfûn troch elektromagnetyske weagen lykas ljochtweagen, mar wurdt ek ûnderfûn troch meganyske weagen lykas lûdweagen.
(2) Refleksje of stuiterjen wurdt ûnderfûn troch elektromagnetyske weagen lykas ljochtweagen en meganyske weagen lykas lûdweagen of wetterweagen. In foarbyld fan in barren fan lûdweagrefleksje is in echo.
(3) Lûdsweagen binne meganyske weagen. Mechanyske weagen binne weagen dy't in fuortplantingsmedium nedich hawwe om har te fersprieden. As der gjin medium is, lykas yn in fakuüm, kinne lûdsweagen har net fuortplantsje.
(4) Polarisaasje wurdt ûnderfûn troch transversale weagen lykas touwweagen, wetteroerflakweagen en elektromagnetyske weagen lykas ljochtweagen. Lûdsweagen binne longitudinale weagen en kinne dêrom gjin polarisaasje ûnderfine.
(5) As lûdsweagen fan it iene medium nei in oar medium fuortplantsje, ûnderfine se brekking of in feroaring yn 'e rjochting fan fuortplanting. Brekking fynt plak as de weach in oar medium begjint yn te gean.
It goede antwurd is A.
Boarne fan 'e fraach:
Nasjonaal eksamen Natuerkundefragen foar middelbere skoalle/beropsskoalle
