13 példa a mechanikai hullámokra
1. A transzverzális hullámok fáziskülönbsége
Nézd meg a következő szinuszos hullámképet!
Ha a fenti szinuszjel hullámhossza 80 cm, akkor a ¾ fáziskülönbségű pont…
A. P és Q
B. P és R
C. P S-szel
D. Q S-szel
E. R S-szel
Vita
PQ = 3/4 hullámhossz
PR = 1 1/2 = 1,5 hullámhossz
PS = 2 hullámhossz
QS = 1 1/4 = 1,25 hullámhossz
RS = 1/2 hullámhossz
A helyes válasz az A.
2. Nyitott és zárt orgonasípok
Két orgonasíp van, az egyik nyitott, a másik zárt, mindegyik egyenlő hosszúságú. Ha a hangsebesség a levegőben 340 m/s, akkor a két nyitott orgonasíp felhangfrekvenciáinak és a két zárt orgonasíp felhangfrekvenciáinak aránya…
Vita
Ismert:
A nyitott és a zárt orgonasíp hossza megegyezik.
Hangsebesség levegőben (v) = 340 m/s
Kérdezte:
Válasz: Nyitott és zárt orgonasíp második felhangjának (f 3 ) frekvenciájának összehasonlítása
Nyitott orgonasíp
A nyitott orgonasíp vagy nyitott cső olyan cső, amelynek mindkét vége nyitott, ahogy az oldalsó képen is látható.
A jobb oldali ábra egy nyitott orgonasíp hanghullámait ábrázolja, ahol a csomópontok a levegő sűrűségét, az antinodák pedig a levegő feszültségét jelölik.
Alap hangmagasság (f 1 ) = v / 2 L = 340/2 L = 170/L
Második felhang (f3 ) = 3 f1 = 3 (170/L) = 510/L
Zárt orgonasíp
A zárt orgonasíp vagy zárt cső egy olyan cső, amelynek egyik vége nyitott, a másik zárt, ahogy az az alábbi ábrán is látható. Ha a cső mindkét vége zárva van, a cső nem használható.
A jobb oldali ábra egy zárt orgonasíp hanghullámait ábrázolja, ahol a csomópontok a levegő sűrűségét, az antinodák pedig a levegő feszültségét jelölik.
Alap hangmagasság (f 1 ) = v / 4 L = 340/4 L = 85/L
Második felhang (f3 ) = 3 f1 = 3 (85/L) = 255/L
Nyitott és zárt orgonasípok második felhangfrekvenciájának f ( f3 ) összehasonlítása
510/liter: 255/liter
510: 255
2: 1
3. Hanghullám intenzitási szintje
Egy 12,56 W teljesítményű hanghullám-forrás homogén módon bocsát ki hullámokat a környező közegbe. A hang küszöbintenzitása 10⁻⁶ Wm⁻² . A hullám sugárzási intenzitásának nagysága a forrástól 10 méter távolságban...
Vita
Ismert:
Teljesítmény = 12,56 watt
Hangküszöb intenzitása ( Io ) = 10⁻¹² Wm⁻²
Távolság (r) = 10 méter
Kérdezett: Intenzitási szint (TI)
Válasz:
A teljesítmény (P), intenzitás (I) és távolság (r) közötti összefüggés képlete:
Intenzitási szint (TI):
4. Hangintenzitás
Egy hangszórórendszer 36 π watt akusztikus teljesítményt és 80 dB intenzitásszintet bocsát ki, ha a hangszórótól x távolságra hallható. (I0 = 10⁻⁶ watt.m⁻² ) . Az x helyes értéke…
A. 100 m
B. 160 m
Kb. 175 m
D. 225 m
E. 300 m
Vita
Köztudott, hogy:
Teljesítmény (P) = 36 π watt
Intenzitásszint (TI) = 80 dB
Távolság = x
Emberi halláshatár ( Io ) = 10⁻¹² W att.m⁻²
Kérdezett: x értéke
Válasz:
A teljesítmény (P), intenzitás (I) és távolság (x) közötti összefüggés képlete:
Először számítsd ki a hang intenzitását x távolságban:
Hangintenzitás:
Számítsd ki x értékét:
A helyes válasz az E.
5. Utazó hullám
2015/2016 SMA/MA fizika országos vizsgakérdés 24.
A haladóhullám-egyenlet a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI) kifejezve: y = 0,2 sin (0,2 πx-20πt)
A következő állításokból:
(1) Hullámterjedési sebesség 100 ms -1
(2) x = 0 és t = 0 esetén a hullám eltérése = 0
(3) Hullámfrekvencia 20 Hz
(4) Hullám amplitúdója 2 cm
Melyik a helyes?
A. (1) és (2)
B. (1) és (3)
C. (1) és (4)
D. (2) és (4)
E. (2) és (3)
Vita
A hullámegyenletek három alakja:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T és 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 és λ = v / f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
A fenti kérdésben szereplő haladóhullám-egyenlet megegyezik a 2. formával:
y = 0,2 sin (0,2 πx⁻²πt)
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⁻⁻¹⁴t )
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = amplitúdó = 0,2 méter = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = frekvencia = 10 s -1 = 10 Hertz
λ = hullámhossz = 10 méter
v = hullámterjedési sebesség = f λ = (10 s -1 )(10 m) = 100 ms -1
A helyes válasz az A.
6. Doppler-effektus
Egy mentőautó 72 km/ h sebességgel halad, miközben 1500 Hz-es szirénával szólal meg. Egy motoros 20 m/ s sebességgel halad a mentőautóval ellentétes irányban. Ha a hangsebesség a levegőben 340 m/ s , akkor a motoros által a mentőautóhoz közeledve és attól távolodva hallott frekvenciák aránya…
A. 25:36
B. 36:49
C. 64:81
81. számú eredmény: 64
100. kép: 61
Vita
Jelzési szabályok:
v mindig pozitív
v p pozitív, ha a hallgató közeledik a hangforráshoz
v p negatív, ha a hallgató eltávolodik a hangforrástól
v s pozitív, ha a hangforrás a hallgatóval ellentétes oldalon van
v s negatív, ha a hangforrás közeledik a hallgatóhoz
v p = 0, ha a hallgató néma
v s = 0, ha a hangforrás csendes
Köztudott, hogy:
Hangforrás frekvenciája (f) = 1500 Hz
Hallgatói sebesség (v p ) = 20 m/s
A hangforrás sebessége (vs ) = 72 km/óra = 72 (1000 méter) / 3600 másodperc = 72 000/3600 méter/másodperc = 20 m/s
Hangsebesség (v) = 340 m/s
Kérdés: A motorosok által hallható frekvenciák összehasonlítása , amikor egy mentőautóhoz közelednek és attól távolodnak
Válasz:
Doppler-effektus képlete:
A frekvencia, amit egy motoros hall, amikor egy mentőautóhoz közeledik
Mindkettő ellentétes irányban halad, így amikor a motorkerékpár közeledik a mentőautóhoz, akkor egymáshoz is közelednek. A v p pozitív, ha a hallgató közeledik a hangforráshoz, és v s negatív, ha a hangforrás közeledik a hallgatóhoz.
A motorosok által hallható frekvencia, amikor eltávolodnak a mentőautótól
Mindkettő ellentétes irányban halad, így amikor a motorkerékpár eltávolodik a mentőautótól, akkor egymástól is eltávolodnak. A v p negatív, ha a hallgató eltávolodik a hangforrástól, és a v s pozitív, ha a hangforrás eltávolodik a hallgatótól.
A motorosok által hallott frekvenciák összehasonlítása , amikor egy mentőautóhoz közelednek és attól távolodnak.
A helyes válasz a D.
Hangintenzitás
7. Nézd meg a következő képet!
Ha a P pont egy minden irányba sugárzó hangforrás, akkor az S, R és Q pontokban a hangintenzitás aránya rendre...
16:25:100
B. 16:50:200
C. 32:50:100
36. szám: 25:100
72. kép: 25: 200
Vita
Köztudott, hogy:
A Q pont távolsága a hangforrástól (rQ) = 3 méter
Az R pont távolsága a hangforrástól (r R ) = 6 méter
Az S pont távolsága a hangforrástól (rS ) = 5 méter
Hangintenzitás a Q pontban = I Q
Hangintenzitás az R pontban = I R
Hangintenzitás az S pontban = I S
Kérdés: A hangintenzitás összehasonlítása az S, R és Q pontokban ( IS : IR : IQ )
Válasz:
Hangintenzitás az S pontban:
Hangintenzitás az R pontban:
Hangintenzitás az S pontban:
A hangintenzitás összehasonlítása az S, R és Q pontokban:
A helyes válasz a D.
8. A hanghullámok forrásuktól minden irányban egyenlően terjednek. Az A pont P távolságra van a hangforrástól, a B pont 2P távolságra van a hangforrástól, a C pont pedig 4P távolságra van a hangforrástól. Az A, B és C pontok által érzékelt hangintenzitások aránya…
16:4:1
B. 4:2:1
C. 4:1:16
1. szám: 2:4
1. kép: 4: 16
Vita
Köztudott, hogy:
Az A pont távolsága a hangforrástól (r A ) = P
A B pont távolsága a hangforrástól (r B ) = 2P
A C pont távolsága a hangforrástól (r C ) = 4P
Hangintenzitás az A pontban = I A
Hangintenzitás a B pontban = I B
Hangintenzitás a C pontban = IC
Kérdés: A hangintenzitás összehasonlítása az A, B és C pontokban ( IA : IB : IC )
Válasz:
Hangintenzitás az A pontban:
Hangintenzitás a B pontban:
Hangintenzitás a C pontban:
A hangintenzitás összehasonlítása az A, B és C pontokban:
A helyes válasz az A.
9. Doppler-effektus
A következő kép egy rendőrautót ábrázol, amely egy motoros bűnözőt üldöz:
Egy rendőrautó 9,30 Hz-es szirénázással üldöz egy bűnöző 72 km/h -1 sebességgel menekülő motorját . A rendőrautó 108 km/h -1 sebességre gyorsul , hogy utolérje a bűnözőt. Ha a hangsebesség a levegőben 340 m/s -1 , akkor a motoron ülő bűnöző által hallott sziréna hangjának frekvenciája...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Vita
Jelzési szabályok:
v mindig pozitív
v p pozitív, ha a hallgató közeledik a hangforráshoz
v p negatív, ha a hallgató eltávolodik a hangforrástól
v s pozitív, ha a hangforrás a hallgatóval ellentétes oldalon van
v s negatív, ha a hangforrás közeledik a hallgatóhoz
v p = 0, ha a hallgató néma
v s = 0, ha a hangforrás csendes
Köztudott, hogy:
Hangforrás frekvenciája (f) = 9 30 Hz
A hallgató sebessége (vp ) = 72 km/h -1 = 72 (1000 méter) / 3600 (másodperc) = 72 000/3600 méter/másodperc = 20 m/s = -20 ms -1 (negatív, mivel a bűnöző távolodik a rendőrségtől)
A hangforrás sebessége (vs ) = 108 km/h -1 = 108 (1000 méter) / 3600 (másodperc) = 108 000/3600 méter/másodperc = 30 m/s = -30 ms -1 (negatív, mivel a rendőrség közeledik a bűnözőhöz)
Hangsebesség (v) = 340 ms -1
Keresett: A hallgató által hallott hang frekvenciája (f')
Válasz:
Doppler-effektus képlete:
A helyes válasz a C.
Hangintenzitási szint
10. Egy teremben 100 diák tanul énekelni. Ha az egyik diák hangintenzitása éneklés közben 40 dB (tegyük fel, hogy minden gyermeknél ugyanez az érték), akkor a teremben keletkező hangintenzitás… ( I0 = 10⁻⁶ Wm⁻² )
A. 10⁻⁴ Wm⁻²
B. 10⁻⁶ Wm⁻²
C. 10⁻⁶ Wm⁻²
D. 10⁻⁷ Wm⁻²
E. 10⁻⁸ Wm⁻²
Vita
Köztudott, hogy:
Egy diák intenzitásszintje (T I ) = 40 dB
Emberi hallásküszöb intenzitása (Io ) = 10⁻⁶ W / m²
Diákok száma (x) = 100
Kérdezett: 100 diák hangintenzitása
Válasz:
1 diák hangintenzitása:
100 diák hangintenzitása:
Én x = (x)(I)
I x = (100)(10⁻⁸ ) = ( 10⁻² )( 10⁻⁸ )
I x = 10⁻⁶ W/ m²
A helyes válasz a C.
11. 100 egyforma gép hangintenzitása 10⁻⁷ Watt.m⁻² . Ha I0 = 10⁻⁷ Watt.m⁻² , akkor egy gép hangintenzitási szintje….
A. 70 dB
B. 60 dB
C. 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Vita
Köztudott, hogy:
100 gép hangintenzitása ( I x ) = 10⁻⁷ Watt.m⁻²
Emberi hallásküszöb intenzitása (Io ) = 10⁻⁶ W / m²
Gépek száma (x) = 100 = 10 2
Kérdés: Egy gép hangintenzitási szintje (TI)
Válasz:
1 gép hangintenzitása:
Én x = (x)(I)
10⁻⁷ = ( 10⁻² ) ( I )
I = 10⁻⁷ / 10⁻² = ( 10⁻⁷ )( 10⁻² ) = 10⁻⁷
Gép hangintenzitási szintje (TI):
A helyes válasz az E.
12. A hullámok általános tulajdonságai a következők:
(1) nem terjedhet vákuumban
(2) egyenesen terjed különböző közegekben
(3) a reflexió megtapasztalása
(4) diffrakció tapasztalása
(5) interferencia tapasztalása
A fenti hullámtulajdonságok alapján a fényhullámok jellemzőinek az felel meg...
A. Csak az (1) és (2) bekezdésben foglaltak
Csak a B. (3) és (4) bekezdésben foglaltak
C. (2), (3) és (4)
D. (3), (4) és (5)
E. (1), (3), (4) és (5)
Vita
(1) A fényhullámok olyan elektromágneses hullámok, amelyek nem igényelnek terjedő közeget. Mivel nem igényelnek terjedő közeget, az elektromágneses hullámok vákuumban is terjedhetnek.
(2) Amikor egy közegben terjedő fényhullámok egy új közegbe lépnek be, a fényhullámok is megtörnek. A fénytörés a fényhullámok terjedési irányának elhajlása. A fénytörés a fényhullámok sebességének különbsége miatt következik be az egyes közegekben.
(3) A fénytörés mellett a fényhullámok visszaverődést is szenvednek. A fény síktükörről való visszaverődése a fényvisszaverődés jelenségének egyik példája. A fény síktükörről való visszaverődése lehetővé teszi a síktükrök sminkeszközként való használatát.
(4) A diffrakciót nemcsak az elektromágneses hullámok, például a fényhullámok, hanem a mechanikai hullámok, például a vízhullámok és a hanghullámok is tapasztalják.
(5) Az elektromágneses hullámok, például a fényhullámok mellett az interferenciát a mechanikai hullámok, például a vízhullámok, a kötélhullámok vagy a hanghullámok is tapasztalják.
A helyes válasz a D.
13. Figyelj a következő hullámtulajdonságokra!
(1) diffrakció tapasztalása
(2) a reflexió megtapasztalása
(3) nem terjedhet vákuumban
(4) polarizációt tapasztalhat
(5) egyenesen mozog, amikor két különböző közegen halad át
A fenti hullámtulajdonságok közül azok, amelyek megfelelnek a hanghullámok jellemzőinek, a következők...
A. (1), (2) és (3)
B. (1), (2) és (4)
C. (1), (3) és (4)
D. (2), (3) és (4)
E. (3), (4) és (5)
Vita
(1) A diffrakciót nemcsak az elektromágneses hullámok, például a fényhullámok, hanem a mechanikai hullámok, például a hanghullámok is tapasztalják.
(2) A visszaverődést vagy pattogást az elektromágneses hullámok, például a fényhullámok, és a mechanikai hullámok, például a hanghullámok vagy a víz hullámai tapasztalják. A hanghullámok visszaverődésének egyik eseménye a visszhang.
(3) A hanghullámok mechanikai hullámok. A mechanikai hullámok olyan hullámok, amelyek terjedéséhez közeg szükséges. Ha nincs közeg, például vákuumban, akkor a hanghullámok nem tudnak terjedni.
(4) A polarizációt transzverzális hullámok, például kötélhullámok, vízfelszíni hullámok és elektromágneses hullámok, például fényhullámok tapasztalják. A hanghullámok longitudinális hullámok, ezért nem polarizálódhatnak.
(5) Amikor a hanghullámok egyik közegből egy másikba terjednek, megtörnek, vagyis a terjedési irányuk megváltozik. A fénytörés akkor következik be, amikor a hullám egy másik közegbe kezd belépni.
A helyes válasz az A.
Kérdés forrása:
Országos fizika vizsgakérdések középiskolák/szakközépiskolák számára
