Beispillfroen fir Schallwellen

16 Beispiller vu Froen iwwer Schallwellen

1. E Spectateur bei engem Autosrennen héiert verschidden Téin (d'Gebrummel vun den Autoen), wéi d'Autoen sech méi no kommen an zréckfueren. En duerchschnëttleche Rennwon produzéiert en Toun mat 800 Hz. Wann d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 340 m/s ass,^-1 an d'Autogeschwindegkeet ass 20 ms^-1, dann ass d'Frequenz, déi héiert gëtt, wann den Auto sech ukënnt….
A. 805 Hz

B. 810 Hz

C.815 Hz

D. 850 Hz

E. 875 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

v_s = -20 m/s (negativ well d'Auto sech vum Lauschterer ewech beweegt)

v_p = 0 (de Lauschterer ass roueg, well hie kuckt)

f = 800 Hz

v = 340 m/s

Gefrot: Wéi eng Frequenz vum Toun héiert Dir?

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass D.

2. Eng Persoun beweegt sech mat enger Geschwindegkeet vun 10 ms^-1 Wann d'Persoun sech enger stationärer Schallquell ukënnt, ass d'Frequenz vun der Schallquell 680 Hz. Nodeems si d'Schallquell erreecht huet, beweegt sech d'Persoun mat der selwechter Geschwindegkeet vun der Schallquell ewech. Wann d'Geschwindegkeet vun der Schallquell an der Loft 340 m/s ass^-1, dann ass de Verglach vun den zwou Frequenzen, déi een héiert, wann ee sech op d'Quell zoubeweegt, mat deenen, déi een sech vun der Quell ewechbeweegt, ...

A. 33/34

B. 33/35

C. 34/35

D. 35/33

E. 35/34

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

v = 340 m/s

v_p = 10 m/s

v_s = 0

f = 680 Hz

Fro: Wéi ass d'Verhältnes vun der Schallfrequenz, wann de Lauschterer sech der Quell nähert, an deem vum Lauschterer, deen sech vun der Quell ewech beweegt?

Äntwert:

De Lauschterer beweegt sech vun der Quell ewech:

Vergläich vun den héierene Frequenzen:

700:660 = 70:66 = 35:33

Déi richteg Äntwert ass D.

3. Eng Zuchlokomotiv, déi mat enger Geschwindegkeet vun 72 km/h ënnerwee ass, kënnt enger Eisebunnsiwwergäng zou, während se e Pfeif mat enger Frequenz vun 1600 Hz lauft. Wann d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 340 ms-1 ass, dann ass d'Frequenz vum Pfeif, deen de Sécherheetsbeamte vun der Eisebunnsiwwergängsiwwergängsiwwergäng héiert, ...

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C.1800 Hz

D. 1700Hz

E. 1400Hz

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

D'Geschwindegkeet vun der Schallquell (v_s) = 72 km/h = 20 m/s (relativ zum schallleitende Medium)

Schallquellfrequenz (f) = 1600 Hz

Schallgeschwindegkeet an der Loft (v) = 340 m/s

Lauschtergeschwindegkeet (v_p) = 0 (null well de Lauschterer sech net beweegt)

Gefrot: Frequenz vum Toun, deen de Wuechter héieren huet (f')?

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass D.

4. De Pompjeeswon fiert mat enger Geschwindegkeet vun 20 ms^-1 wärend d'Siren mat enger Frequenz vu 400 Hz lauft (Schallgeschwindegkeet an der Loft 300 ms)^-1Wann e Pompjeeswon vun enger Persoun ewechfiert, déi um Stroosserand steet, héiert dës Persoun d'Sirene mat enger Frequenz vun….

A. 375 Hz

B. 575 Hz

C.600 Hz

D. 620 Hz

E. 725 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

v_s = 20 m/s (positiv well d'Auto sech vum Lauschterer ewech beweegt)

v_p = 0 (rouege Lauschterer um Stroosserand)

f = 400 Hz

v = 300 m/s

Gefrot: Frequenz vum héierene Klang ?

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass A.

5. E Lautsprecher vun engem Warnturm mécht Toun mat enger Frequenz vu 670 Hz. En Auto kënnt dem Tuerm mat enger Geschwindegkeet vun 90 km/h no. Wann d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 335 m/s ass, dann ass d'Frequenz vum Lautsprechergeräisch, deen den Autofuerer héiert,...

A. 900 Hz

B. 840 Hz

C. 800 Hz

D. 750 Hz

E. 720 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

f = 670 Hz

v_s = 0 (Tuerm nach ëmmer)

v_p = 90 km/h = 25 m/s (positiv well de Lauschterer sech der Schallquell nähert)

v = 335 m/s

Fro: Wéi eng Frequenz vum Toun, deen den Chauffer héiert (f')?

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass E.

6. Den Dini war am gestoppten Zuch A. En aneren Zuch (B) fiert mat enger Geschwindegkeet vun 2 ms Richtung A.^-1 beim Blosen vun enger Pfeif mat enger Frequenz vu 676 Hz. Wann d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 340 ms ass^-1, dann war d'Frequenz vum Pfeifen vum Zuch B, deen den Dini héieren huet….
A. 680 Hz

B. 676 Hz

C.660 Hz

D. 656 Hz

E. 640 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt, datt:

v_s = -2 m/s (negativ Zuch B, deen op Dini an Zuch A zoukënnt)

v_p = 0 (Fréi an engem gestoppten Zuch)

f = 676 Hz

v = 340 m/s

Gefrot: Wéi eng Frequenz vum Zuch B huet den Dini héieren?

Äntwert:

Déi richteg Äntwert ass A.

7. E Foussballspiller leeft mat enger Geschwindegkeet vu v_p Richtung Arbitter, deen roueg war, während hien d'Pfeif mat enger Frequenz vun f geblosen huet_sWann d'Loftgeschwindegkeet op där Plaz v ass, dann gëtt d'Frequenz, déi de Spiller héiert, als… formuléiert.

Diskussioun

Et ass bekannt :

v_s = 0 (Schidsriichter roueg)

v_p =v_p (positiv well et no bei der Schallquell ass)

f = f_s

v = v

Gefrot Wat ass d'Frequenzformel, déi vu Fussballspiller héieren gëtt?

Jawab :

Déi richteg Äntwert ass A.

8. D'Ambulanz A fiert mat enger Geschwindegkeet vun 0,25 V hannert der Sedan B, déi mat enger Geschwindegkeet vun 0,2 V an déiselwecht Richtung wéi A fiert. Zu deem Zäitpunkt mécht d'Ambulanz A hir Sireen mat 1.000 Hz. Wann d'Schallgeschwindegkeet v ass, ass d'Frequenz, déi de Chauffer vun der Sedan B héiert, ...

A. 1.500 Hz

B. 1.250 Hz

C.1.111 Hz

D. 1.067 Hz

E. 1.000 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt :

Schallquellfrequenz (f) = 1.000 Hz

D'Geschwindegkeet vun der Schallquell (v)_s) = -0,25 V (relativ zum Medium, deen de Schall leet)

Schallgeschwindegkeet (v) = v

Lauschtergeschwindegkeet (v_p) = -0,2 V (relativ zum Medium, deen de Schall leet)

Gefrot : Frequenz vum Toun, deen de Lauschterer héiert (f')

Jawab :

Doppler-Effektformel:

Déi richteg Äntwert ass D.

9. Eng Schallquell mat enger Frequenz vu 640 Hz beweegt sech mat enger Geschwindegkeet vun 20 m/s op en Observateur zou. Wann d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 340 m/s ass an den Observateur sech mat enger Geschwindegkeet vun 10 m/s vun der Schallquell ewechbeweegt, dann ass d'Frequenz vum Schall, deen den Observateur héiert,...

A. 600 Hz

B. 660 Hz

C.900 Hz

D. 980 Hz

E. 1300 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt :

Schallquellfrequenz (f) = 640 Hz

D'Geschwindegkeet vun der Schallquell (v_s) = -20 m/s (am Verhältnes zu Loft als schallleitend Medium)

Schallgeschwindegkeet (v) = 340 m/s (am Verhältnes zu Loft als Schalltransmissiounsmedium)

Lauschtergeschwindegkeet (v_p) = -10 m/s (am Verhältnes zu Loft als schallleitend Medium)

Gefrot : Frequenz vum Toun, deen de Lauschterer héiert (f')

Jawab :

Déi richteg Äntwert ass B.

10. Eng Schallquell beweegt sech mat enger Geschwindegkeet vu 60 m/s a léisst en Observateur hanner sech, deen an der selwechter Richtung wéi d'Schallquell mat enger Geschwindegkeet vun 10 m/s beweegt. Wann d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 340 m/s ass an d'Frequenz vun der Schallquell 800 Hz ass, dann ass d'Frequenz vum Schall, deen den Observateur héiert,...

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C.940 Hz

D. 960 Hz

E. 1.120 Hz

Diskussioun

Et ass bekannt :

Schallquellfrequenz (f) = 800 Hz

D'Geschwindegkeet vun der Schallquell (v_s) = 60 m/s (am Verhältnes zu Loft als schallleitend Medium)

Schallgeschwindegkeet (v) = 340 m/s (am Verhältnes zu Loft als Schalltransmissiounsmedium)

Lauschtergeschwindegkeet (v_p) = 10 m/s (am Verhältnes zu Loft als schallleitend Medium)

Gefrot : Frequenz vum Toun, deen de Lauschterer héiert (f')

Jawab :

Déi richteg Äntwert ass A.

Schallintensitéit

11. D'Schallintensitéit um Punkt P, deen 3 m vun der Schallquell ewech ass, ass 10^-4 Watt/m²². De Punkt R ass 300 m vun der Schallquell ewech. Wann d'Schwellintensitéit I₀ = 10^-12 Watt/m²², dann ass de Verglach vun den Intensitéitsniveauen op de Punkten P an R…

A. 1: 2

B. 2 : 1

C. 2:3

D. 2 : 4

E. 3 : 4

Diskussioun

Et ass bekannt :

Schallintensitéit um Punkt P (I_P) = 10^-4 W / m²

D'Distanz vum Punkt P vun der Schallquell (r_P) = 3 Meter

D'Distanz vum Punkt R vun der Schallquell (r_R) = 300 Meter

Schwellintensitéit (I_o) = 10^-12 Watt/m²²

Gefrot Vergläich vun den Intensitéitsniveauen op de Punkten P an R (TI_P IT_R)

Jawab :

D'Formel fir d'Bezéiung tëscht Intensitéit an Distanz :

I_p r_p² = Ech_R r_R²

Schallintensitéit bei R :

(10^-4) (3²) = (Ech_R) (300²)

(10^-4)(9) = (Ech_R(90000)

9 x 10^-4 = (ech_R)(9 x 10⁴)

I_R = 9 x 10^-4 : 9 x 10^-4

I_R = 10^-8

D'Schallintensitéit um Punkt R ass 10^-8 W / m².

Vergläich vun TI bei de Punkten P an R :

80 dB: 40 dB

2: 1

Déi richteg Äntwert ass B.

12. D'Schallintensitéit um Punkt A, deen 1 Meter vun der Schallquell ewech ass, ass 10^-7 W / m²De Punkt B ass 100 Meter vun der Schallquell ewech. Wann d'Schwellintensitéit 10 ass^-12 W / m², de Verglach vun den Intensitéitsniveauen an A a B ass…

A. 5: 3

B. 5 : 1

C. 4:5

D. 4 : 3

E. 3 : 1

Diskussioun

Et ass bekannt :

Schallintensitéit um Punkt A (I_A) = 10^-7 W / m²

D'Distanz vum Punkt A vun der Schallquell (r_A) = 1 Meter

D'Distanz vum Punkt B vun der Schallquell (r_R) = 100 Meter

Schwellintensitéit (I_o) = 10^-12 Watt/m²²

Gefrot Vergläich vun den Intensitéitsniveauen op de Punkten A a B (TI_A IT_B)

Jawab :

D'Formel fir d'Bezéiung tëscht Intensitéit an Distanz :

I_A r_A² = Ech_B r_B²

Schallintensitéit um Punkt B :

(10^-7) (1²) = (Ech_B) (100²)

(10^-7)(1) = (Ech_B(10.000)

1 x 10^-7 = (ech_B)(1 x 10⁴)

I_B = 10^-7 : 10⁴

I_B = 10^-11

D'Schallintensitéit um Punkt R ass 10^-11 W / m².

Vergläich vun der IT op de Punkten A a B :

50 dB: 10 dB

5: 1

Déi richteg Äntwert ass B.

13. D'Punkten A a B hunn eng Distanz vun 800 m respektiv 400 m vun der Schallquell. Wann Dir an der Géigend A en Toun mat enger Intensitéit vun 10 héiert^-3 W / m², dann ass de Verglach vun den Intensitéitsniveauen vun de Punkten A a B… (log 2 = 0,3 an I_o = 10^-12 W / m²)

A. 11: 15

B. 15 : 11

C. 15:16

D. 16 : 11

E. 16 : 15

Diskussioun

Et ass bekannt :

Schallintensitéit um Punkt A (I_A) = 10^-3 W / m²

D'Distanz vum Punkt A vun der Schallquell (r_A) = 800 Meter

D'Distanz vum Punkt B vun der Schallquell (r_B) = 400 Meter

Schwellintensitéit (I_o) = 10^-12 Watt/m²²

Log 2 = 0,3

Gefrot Vergläich vun den Intensitéitsniveauen op de Punkten A a B (TI_A IT_B)

Jawab :

D'Formel fir d'Bezéiung tëscht Intensitéit an Distanz :

I_A r_A² = Ech_B r_B²

Schallintensitéit um Punkt B :

(10^-3) (800²) = (Ech_B) (400²)

(10^-3)(640.000) = (Ech_B(160.000)

(10^-3)(64) = (Ech_B(16)

(10^-3)(4) = (Ech_B(1)

I_B = 4 x 10^-3 : 1

I_B = 4 x 10^-3

D'Schallintensitéit um Punkt B ass 4 x 10^-3 W / m².

Den TI-Verhältnis op de Punkten P an R ass:

90 dB: 96 dB

15: 16

Déi richteg Äntwert ass C.

Intensitéit an Tounintensitéitsniveauen

14. Tabelle vun den Intensitéitsniveauen fir all Schallquell.

Schallquell	Schallintensitéitsniveau (TI)
De Klang vun de Vigelzwitschern	80 dB
Ambulanzsiren	100 dB
Donner (Blëtz)	160 dB

En Automotor produzéiert eng Schallintensitéit vun TI = 70 dB (I_o = 10^-12 Watt m^-2Fir datt de Motorgeräisch eng Intensitéit produzéiert, déi dem Geräisch vun enger Ambulanzsiren gläichwäerteg ass, ass d'Zuel vun den Automotoren, déi néideg sinn….

A. 20.00 Maschinn
B. 30.00 Maschinn
C. 100.0 Maschinnen
D. 1.000 Maschinnen
E. 3.000 Maschinnen

Diskussioun
Et ass bekannt :
Auto-TI = 70 dB
Ambulanz TI = 100 dB
I_o = 10^-12 Watt/m²²
Gefrot Wéi vill Automotore soll den IT vun engem Auto gläich wéi den IT vun enger Ambulanz sinn?
Jawab :

Ambulanz TI = Auto TI + 10 Log x
100 = 70 + 10 log x
100 – 70 = 10 log x
30 = 10 log x
30 / 10 = logarithmesch x
3 = Log x
Antilog 3 = x
10³ = x an
1000 = x
Déi richteg Äntwert ass D.

15. Eng Schallquell huet en Intensitéitsniveau vu 60 dB (I_o = 10 ^{- 12} Watt m^-2Wann 100 vun de selwechte Schallquellen gläichzäiteg kléngen, ass den Niveau vun der produzéierter Schallintensitéit….

A. 62 dB
B. 80 dB
C. 82 dB
D. 100 dB
E. 160 dB

Diskussioun
Et ass bekannt :
TI = 60 dB
I_o = 10^-12 W / m²
x = 100
Gefrot TI 100 Tounquell?
Jawab :
TI 100 Schallquellen = TI 1 Maschinn + 10 Log x
TI = 60 + 10 log100
TI = 60 + 10 log10²
TI = 60 + (2)(10)(log 10)
TI = 60 + 20
TI = 80 dB
Déi richteg Äntwert ass B.

Doppler-Effekt
16. E Foussballspiller leeft mat enger Geschwindegkeet vu v_p Richtung Arbitter, deen roueg war, während hien d'Pfeif mat enger Frequenz vun f geblosen huet_sWann d'Loftgeschwindegkeet op där Plaz v ass, dann gëtt d'Frequenz, déi de Spiller héiert, als… formuléiert.

Diskussioun
Et ass bekannt :
v_s = 0 (Schidsriichter roueg)
v_p =v_p (positiv well et no bei der Schallquell ass)
f = f_s
v = v
Gefrot Wat ass d'Frequenzformel, déi vu Fussballspiller héieren gëtt?
Jawab :

Déi richteg Äntwert ass A.

Quell vun der Fro:

Froen zur nationaler Physikprüfung fir de Lycée/Beruffslycée