Hanghullám-képlet

Példakérdések és hanghullám-képletek

Hangintenzitás

1. Egy hang intenzitásszintje a … logaritmikus értékét jelzi.

1. Egy adott helyen lévő teljesítmény és egy hangforrás által előállított teljesítmény összehasonlítása
2. A hang intenzitása egységnyi felületre vetítve
3. A hang intenzitása a forrásától bizonyos távolságra
4. A hang intenzitása és az emberi hallásküszöb intenzitásának összehasonlítása

Vita

Hangintenzitási szint képlete:
Képletleírás: TI = intenzitásszint, I = a hang intenzitása, I_o = emberi hallásküszöb intenzitása = 10^-12 W / m²
A fenti képlet alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy egy hang intenzitásszintje a hang intenzitása és az emberi hallásküszöb intenzitása közötti összehasonlítás logaritmikus értékét adja meg.
A helyes válasz a D.

2. Egy hang intenzitása 6 x 10⁻⁶ ^W /cm² ^. Ha az intenzitásszintet ezután 10 dB-lel növeljük, akkor az intenzitás…

1. X 6 10^-5 W / cm²
2. X 6 10^-7 W / cm²
3. X 3 10^-6 W / cm²
4. X 12 10^-6 W / cm²

Vita
Köztudott, hogy:
Intenzitás (I) = 6 x 10^-6 W / cm²
Küszöbintenzitás (I_o) = 10^-12 W / m² = 10^-12 W/10⁴ cm² = 10^-16 W / cm²
Kérdezte: Ha a TI értéket 10 dB-lel növeljük, akkor az I értéke… lesz.
Válasz:
A hangintenzitás növekedése 10 W/m²-rel² = 10^-3 W / cm² ami egyenértékű a hangintenzitás szintjének 10 dB-lel történő növelésével.² W / m² = 10^-2 W / cm² ami egyenértékű a hangintenzitás szintjének 20 dB-lel történő növelésével. És így tovább.

Ha az intenzitásszintet ezután 10 dB-lel növeljük, akkor az intenzitás 10-gyel nő.^-3 W / cm²Tehát az intenzitás (6 x 10^-6 W / cm²) + (10^-4 W / cm²) = (6 x 10^-6 W / cm²) + (100 x 10^-6 W / cm²) = 100 x 10^-6 W / cm².
Nincs helyes válasz.

Hanghullám-rezonancia

3. Nézd meg a következő képet!
Miután az A hangvillát megrezgeti az ütővas, a B hangvilla is rezeg. Ez az esemény azért következik be, mert….

1. Az A hangvilla amplitúdója megegyezik a B hangvilla amplitúdójával
2. Mindkét hangvilla ugyanazt a rezonanciadobozt használja.
3. A B hangvilla frekvenciája megegyezik az A hangvilla frekvenciájával.
4. Mindkét hangvilla által keltett hang színe azonos.

Vita
Miután az ütőfej rezegtette, az A hangvilla rezegteti a körülötte lévő levegőt, így a levegő is ugyanazzal a frekvenciával rezeg. Ezután a levegő rezegteti a B hangvillát. A B hangvilla alapvetően szintén a sajátfrekvenciáján rezeg, de a rezgési amplitúdója nagyon kicsi, és rezgése nem látható szabad szemmel. Mivel a B hangvilla sajátfrekvenciája megegyezik a levegő rezgési frekvenciájával és az A hangvilla frekvenciájával, a levegőmolekulák növelik a B hangvilla rezgési amplitúdóját. A B hangvilla rezegni látszik, mert rezgési amplitúdója szabad szemmel látható.
A helyes válasz a C.

4. Egy rezonanciacső először akkor ad ki hangos búgó hangot, amikor a légoszlop hossza 17 cm, és másodszor is, amikor a légoszlop hossza 51 cm. Ha a használt hangvilla frekvenciája 500 Hz, akkor a levegő terjedési sebessége a csőben….

1. 138 m / s
2. 230 m / s
3. 340 m / s
4. 461 m / s

Vita
A rezonanciacső alakja olyan, hogy az egyik vége nyitott, a másik vége zárt, így a csúcs- és antinodepontok közötti távolság rendre = minimális csőhossz = ¼ λ = λ/4.
A henger hosszának képlete:
A nyitott és zárt végű rezonanciacsövek csomópontjai és antinódái közötti távolság akkor teljesül, ha n páratlan szám.   
 
Hullámhossz n esetén₁ = 1 és L = 0,17 méter:
Hullámhossz n esetén₂ = 3 és L = 0,51 méter:
A helyes válasz a C.

A hanghullámok sebessége

5. Az óceánmélység mérésére egy hajó ultrahangos hullámokat bocsát ki a tengerfenék felé. A visszavert hullámokat 12 másodperc múlva a hajón lévő detektor érzékeli. Ha az ultrahangos hullámok sebessége a vízben 1200 m/s, akkor az óceán mélysége a következőre következtethető….

1. 7,2 km
2. 14,4 km
3. 21,6 km
4. 28,8 km

Vita
Köztudott, hogy:
A visszavert hullámot a hajón lévő detektor 12 másodperc alatt veszi fel. Tehát 12 másodperc az oda-vissza út ideje.
Időintervallum (t) = 12 másodperc / 2 = 6 másodperc
Az ultrahangos hullámok sebessége vízben (v) = 1200 m/s
Kérdezte: Tengermélység (s)
Válasz:
Tengermélység (s):
s = vt
s = (1200 méter/másodperc)(6 másodperc) = 7200 méter = 7,2 kilométer
A helyes válasz az A.

6. Egy mennydörgés hallható 8 másodperccel egy villámcsapás után. Ha a fénysebesség 3 x 108 ^m /s, a hangsebesség pedig levegőben 340 m/s, akkor a villámforrás és a hallgató közötti távolság becsülhető…

1. 1,82 km
2. 2,72 km
3. 4,25 km
4. 7,24 km

Vita
Köztudott, hogy:
A hangmozgás időintervalluma (t) = 8 másodperc
Fénysebesség (v fény) = 3 x 10⁸ méter/másodperc
A hangsebesség a levegőben (v hang) = 340 méter/másodperc
Kérdezte: A villámforrás és a hallgató közötti távolság
Válasz:
A fénysebesség olyan nagy, hogy a villámlás bekövetkezése és a villám megjelenése egyszerre bekövetkezőnek tekinthető.
Villámforrás és hallgató távolsága:
s = vt = (340 méter/másodperc)(8 másodperc) = 2720 méter = 2,72 km
A helyes válasz a B.

7. Egy adott helyen egy megfigyelő mennydörgést hall 16,2 másodperccel a villám megjelenése után. Ha a fénysebesség a levegőben 3 x 10⁻⁸ ^m /s, a hangsebesség pedig 343 m/s, akkor a villám helye és a megfigyelő közötti becsült távolság körülbelül….

1. 5,5 km
2. 12,5 km
3. 25 km
4. 55 km

Vita
Köztudott, hogy:
A hangmozgás időintervalluma (t) = 16,2 másodperc
Fénysebesség (v fény) = 3 x 10⁸ méter/másodperc
A hangsebesség a levegőben (v hang) = 343 méter/másodperc
Kérdezte: A villám helye és a megfigyelő közötti távolság
Válasz:
A fénysebesség olyan nagy, hogy a villámlás bekövetkezése és a villám megjelenése egyszerre bekövetkezőnek tekinthető.
Villámforrás és hallgató távolsága:
s = vt = (343 méter/másodperc)(16,2 másodperc) = 5556,6 méter = 5,5 km
A helyes válasz az A.

Hanghullám frekvenciája

8. A gitárhúr által keltett C hang és a zongora által keltett C hang abban hasonlít egymásra, hogy…

1. hangfrekvencia
2. hangszín
3. hang amplitúdója
4. hangintenzitás

Vita
A gitárhúr C hangja és a zongora C hangja hasonlóságokat mutat a hangfrekvenciát vagy a hangmagasságot tekintve.
A helyes válasz az A.

A hanghullámok terjedése

9. Napközben a talajhoz közelebbi levegő hőmérséklete magasabb, mint a talajtól távolabb eső levegőé. Éjszaka ennek az ellenkezője történik; a talajhoz közelebbi levegő hőmérséklete alacsonyabb, mint a talajtól távolabb eső levegőé. Ezért…

1. Napközben a hang inkább felfelé terjed, mint vízszintesen
2. Éjszaka a hang inkább felfelé terjed, mint vízszintesen
3. Éjjel-nappal a hang minden irányba terjed.
4. Éjjel-nappal a hang inkább vízszintesen terjed, mint felfelé

Vita
Napközben a talajhoz közelebb eső levegő hőmérséklete magasabb, mint a talajtól távolabb eső levegőé. Más szóval, nappal a talajhoz közelebb eső levegő melegebb, mint a talajtól távolabb eső levegő. A melegebb levegő sűrűsége alacsonyabb, ezért könnyebben felfelé mozog. Ezért nappal a levegő jobban felfelé mozog. A hang a levegőben terjed, és a hang minden irányba terjed. Mivel azonban a levegő nappal jobban felfelé mozog, a hang is jobban felfelé terjed.

Ezzel szemben éjszaka a levegő nem mozog annyira felfelé, így a hang sem terjed olyan mértékben felfelé. Ezért hallhatók a távoli hangok éjszaka, míg nappal nehezen hallhatók.
A helyes válasz az A.