13 Foarbylden fan Mechanyske Weagen
1. Fazeferskil fan transversale weagen
Sjoch nei de folgjende ôfbylding fan in sinusfoarmige golf !
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 'e frekwinsje f fan 'e twadde boppetoan (f3 ) fan in iepen en sletten oargelpipe
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.
Fundamental pitch (f 1 ) = 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.
Fundamental pitch (f 1 ) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Twadde boppetoan (f3 ) = 3 f1 = 3 (85/L) = 255/L
Ferliking fan 'e twadde boppetoanfrekwinsje f ( f3 ) fan iepen en sletten oargelpipen
510/L: 255/L
510: 255
2: 1
In lûdsgolfboarne mei in krêft fan 12,56 W stjoert weagen homogeen út yn it omlizzende medium. De drompelintensiteit fan lûd is 10-12 Wm - 2 . De grutte fan 'e strielingsintensiteit fan 'e weach op in ôfstân fan 10 meter fan 'e boarne is...
Diskusje
It is bekend:
Fermogen = 12,56 Watt
Lûdsdrempelintensiteit (I o ) = 10 -12 Wm -2
Ofstân (r) = 10 meter
Fraach: Yntensiteitsnivo (TI)
Antwurd:
De formule foar de relaasje tusken krêft (P), yntensiteit (I) en ôfstân (r):
Yntensiteitsnivo (TI):
4. Lûdintensiteit
In lûdsprekersysteem stjoert 36 π watt oan akoestysk fermogen út en in yntensiteitsnivo fan 80 dB as it heard wurdt op in ôfstân x fan 'e lûdspreker. (I o = 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) = 36 π Watt
Yntensiteitsnivo (TI) = 80 dB
Ofstân = x
Minsklik gehoarlimyt (I o ) = 10 -12 W att.m -2
Fraach: 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 (0,2 πx-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 (0,2 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 = 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 wylst de sirene lûd makket mei in frekwinsje fan 1500 Hz. In motorrider rydt mei in snelheid fan 20 m/ s yn 'e tsjinoerstelde rjochting fan 'e ambulânse. As de lûdssnelheid yn 'e loft 340 m/ s is , dan is de ferhâlding fan 'e 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
v p is posityf as de harker de lûdsboarne benaderet
v p is negatyf as de harker fuortgiet fan 'e lûdsboarne
v s is posityf as de lûdsboarne fan 'e harker ôf rjochte is
v s is negatyf as de lûdsboarne de harker benaderet
v p = 0 as de harker stil is
v s = 0 as de lûdsboarne stil is
It is bekend dat:
Lûdsboarnefrekwinsje (f) = 1500 Hz
Harkersnelheid (v p ) = 20 m/s
Snelheid fan lûdsboarne (v s ) = 72 km/oere = 72 (1000 meter) / 3600 sekonden = 72.000/3600 meter/sekonde = 20 m/s
Lûdssnelheid (v) = 340 m/s
Fraach: Ferliking 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 binne yn tsjinoerstelde rjochtingen, sadat as de motorfyts de ambulânse benaderet, se inoar benaderje. v p is posityf as de harker de lûdsboarne benaderet en v s is negatyf as de lûdsboarne de harker benadert.
De frekwinsje dy't motorriders hearre by it fuortriden fan in ambulânse
Beide binne yn tsjinoerstelde rjochtingen, sadat as de motorfyts fan 'e ambulânse ôf beweecht, se fan elkoar ôf bewege. v p is negatyf as de harker fan 'e lûdsboarne ôf beweecht en v s is posityf as de lûdsboarne fan 'e harker ôf beweecht.
Ferliking fan frekwinsjes dy't motorriders hearden by it naderen fan en fuortriden fan in ambulânse.
It goede antwurd is D.
Lûdintensiteit
7. Sjoch nei de folgjende ôfbylding!
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
Ofstân fan punt R fan 'e lûdsboarne (r R ) = 6 meter
Ofstân fan punt S fan 'e lûdsboarne (rS ) = 5 meter
Lûdintensiteit op punt Q = IQ
Lûdintensiteit op punt R = I R
Lûdsyntensiteit op punt S = I S
Fraach: Ferliking fan lûdsyntensiteit op punten S, R, en Q ( IS : IR : IQ )
Antwurd:
Lûdintensiteit op punt S:
Lûdintensiteit op punt R:
Lûdintensiteit op punt S:
Ferliking 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:
Ofstân fan punt A fan 'e lûdsboarne (r A ) = P
Ofstân fan punt B fan 'e lûdsboarne (rB ) = 2P
Ofstân fan punt C fan 'e lûdsboarne (r C ) = 4P
Lûdsyntensiteit op punt A = I A
Lûdintensiteit op punt B = I B
Lûdintensiteit op punt C = IC
Fraach: Ferliking fan lûdsyntensiteit op punten A, B en C ( IA : IB : IC )
Antwurd:
Lûdintensiteit op punt A:
Lûdintensiteit op punt B:
Lûdintensiteit op punt C:
Ferliking 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:
In plysjeauto, dy't syn sirene ôfgiet mei in frekwinsje fan 9.30 Hz, achterfolget de motorfyts fan in krimineel dy't flechtet mei in snelheid fan 72 km/o -1 . De plysjeauto fersnelt nei 108 km/o -1 om de krimineel yn te heljen. As de lûdssnelheid yn 'e loft 340 m/s -1 is , dan is de frekwinsje fan it sirenegelûd dat de krimineel op 'e motorfyts 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
v p is posityf as de harker de lûdsboarne benaderet
v p is negatyf as de harker fuortgiet fan 'e lûdsboarne
v s is posityf as de lûdsboarne fan 'e harker ôf rjochte is
v s is negatyf as de lûdsboarne de harker benaderet
v p = 0 as de harker stil is
v s = 0 as de lûdsboarne stil is
It is bekend dat:
Lûdsboarnefrekwinsje (f) = 9 30 Hz
Harkersnelheid (v p ) = 72 km/o -1 = 72 (1000 meter) / 3600 (sekonden) = 72.000/3600 meter/sekonde = 20 m/s = -20 ms -1 (negatyf om't de misdiediger fuortgiet fan 'e plysje)
Snelheid fan lûdsboarne (v s ) = 108 km/o -1 = 108 (1000 meter) / 3600 (sekonden) = 108.000/3600 meter/sekonde = 30 m/s = -30 ms -1 (negatyf om't de plysje de dieder benaderet)
Lûdssnelheid (v) = 340 ms -1
Winske: Frekwinsje fan lûd heard troch de harker (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 (nim itselde oan foar elk bern), dan is de lûdsintensiteit dy't yn 'e seal produsearre wurdt… (I o = 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:
Yntensiteitsnivo fan ien studint (T I ) = 40 dB
Minsklik gehoardrompelintensiteit (I o ) = 10 -12 W/m 2
Oantal studinten (x) = 100
Fraach: Lûdintensiteit fan 100 studinten
Antwurd:
Lûdintensiteit fan 1 studint:
Lûdintensiteit fan 100 studint:
Ik x = (x)(I)
Ik x = (100)(10 -8 ) = (102 ) (10 -8 )
Ik x = 10-6 W/ m²
It goede antwurd is C.
11. De lûdsintensiteit fan 100 identike masines is 10⁻⁶ Watt.m⁻² . As I₂ = 10⁻⁶ 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 ( I x ) = 10⁻⁶ Watt.m⁻²
Minsklik gehoardrompelintensiteit (I o ) = 10 -12 W/m 2
Oantal masines (x) = 100 = 10 2
Fraach: It lûdsyntensiteitsnivo fan in masine (TI)
Antwurd:
Lûdsyntensiteit fan 1 masine:
Ik x = (x)(I)
10 -7 = (10 2 )( I )
Ik = 10 -7 / 10 2 = (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
