Formel fir Schallwellen

Beispillfroen a Schallwelleformelen

Schallintensitéit

1. D'Intensitéitsniveau vun engem Toun weist de logarithmesche Wäert vun… un.

1. De Verglach tëscht der Kraaft op enger Plaz an der Kraaft, déi vun enger Schallquell produzéiert gëtt
2. D'Intensitéit vun engem Schall pro Uewerflächeneenheet
3. D'Intensitéit vun engem Toun op enger bestëmmter Distanz vu senger Quell
4. De Verglach tëscht der Intensitéit vun engem Toun an der Intensitéit vun der mënschlecher Hörschwell

Diskussioun

Formel fir den Niveau vun der Schallintensitéit:
Formelbeschreiwung: TI = Intensitéitsniveau, I = Intensitéit vun engem Toun, I_o = mënschlech Hörschwellintensitéit = 10^-12 W / m²
Baséierend op der uewe genannter Formel kann een dovun ausgoen, datt den Intensitéitsniveau vun engem Toun de logarithmesche Wäert vum Verglach tëscht der Intensitéit vun engem Toun an der Intensitéit vun der mënschlecher Hörschwell ugeet.
Déi richteg Äntwert ass D.

2. D'Intensitéit vun engem Toun ass 6 x 10⁻⁶ ^W /cm² ^. Wann den Intensitéitsniveau dann ëm 10 dB erhéicht gëtt, dann gëtt d'Intensitéit….

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

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Intensitéit (I) = 6 x 10^-6 W / cm²
Schwellintensitéit (I_o) = 10^-12 W / m² = 10^-12 W/10⁴ cm² = 10^-16 W / cm²
Gefrot: Wann den TI ëm 10 dB erhéicht gëtt, dann gëtt I….
Äntwert:
Erhéijung vun der Schallintensitéit ëm 10 W/m²² = 10^-3 W / cm² entsprécht enger Erhéijung vum Schallintensitéitsniveau ëm 10 dB.² W / m² = 10^-2 W / cm² entsprécht enger Erhéijung vum Schallintensitéitsniveau ëm 20 dB. A sou weider.

Wann d'Intensitéit dann ëm 10 dB erhéicht gëtt, dann erhéicht sech d'Intensitéit ëm 10^-3 W / cm²Also gëtt d'Intensitéit (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.
Et gëtt keng richteg Äntwert.

Schallwellenresonanz

3. Kuckt Iech déi folgend Foto un!
Nodeems d'Stämpfgafel A vum Schläger vibréiert gëtt, vibréiert och d'Stämpfgafel B. Dëst geschitt well….

1. D'Stämpfgabel A huet déiselwecht Amplitude wéi d'Stämpfgabel B
2. Béid Stämgabelen benotzen déiselwecht Resonanzkëscht.
3. D'Stämpfgafel B huet déi selwecht Frequenz wéi d'Stämpfgafel A
4. D'Faarf vum Toun, dee vun deenen zwou Stämmgabelen produzéiert gëtt, ass déiselwecht.

Diskussioun
Nodeems se vum Schläger vibréiert gouf, vibréiert d'Stämpfgafel A d'Loft ronderëm sech, sou datt d'Loft och mat der selwechter Frequenz vibréiert. Dann vibréiert d'Loft d'Stämpfgafel B. D'Stämpfgafel B vibréiert am Fong och mat hirer eegener Frequenz, awer hir Schwingungsamplitude ass ganz kleng an hir Schwingung kann net mam A gesi ginn. Well d'Eegefrequenz vun der Stämpfgafel B déiselwecht ass wéi d'Schwingungsfrequenz vun der Loft an d'Frequenz vun der Stämpfgafel A, erhéijen d'Loftmoleküle d'Schwingungsamplitude vun der Stämpfgafel B. D'Stämpfgafel B schéngt ze vibréieren, well hir Schwingungsamplitude mam A gesi ka ginn.
Déi richteg Äntwert ass C.

4. E Resonanzröhr produzéiert fir d'éischt Kéier e laute Brummtoun, wann d'Längt vun der Loftsail 17 cm ass, an fir d'zweet Kéier e laute Brummtoun, wann d'Längt vun der Loftsail 51 cm ass. Wann d'Frequenz vun der benotzter Stëmmgafel 500 Hz ass. D'Geschwindegkeet vun der Loftausbreedung am Röhr ass….

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

Diskussioun
D'Form vum Resonanzröhr ass, datt een Enn op an dat anert Enn zou ass, sou datt den Ofstand tëscht dem Eckpunkt an dem Antiknotenpunkt respektiv = déi minimal Röhrenlängt = ¼ λ = λ/4 ass.
Formel fir d'Längt vun engem Zylinder:
Den Ofstand tëscht de Knuetpunkten an den Antiknoten an oppene a zouenen Resonanzröhren ass erfëllt, wann n eng ongerued Zuel ass.   
 
Wellelängt fir n₁ = 1 an L = 0,17 Meter:
Wellelängt fir n₂ = 3 an L = 0,51 Meter:
Déi richteg Äntwert ass C.

Geschwindegkeet vun de Schallwellen

5. Fir d'Ozeandéift ze moossen, emittéiert e Schëff Ultraschallwellen a Richtung Mierbuedem. Déi reflektéiert Wellen ginn 12 Sekonne méi spéit vun engem Detektor um Schëff opgeholl. Wann d'Geschwindegkeet vun den Ultraschallwellen am Waasser 1200 m/s ass, da kann d'Ozeandéift als… geschloss ginn.

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

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Déi reflektéiert Well gëtt vum Detektor um Schëff an 12 Sekonnen opgeholl. Also sinn 12 Sekonnen d'Ronnreeszäit.
Zäitintervall (t) = 12 Sekonnen / 2 = 6 Sekonnen
D'Geschwindegkeet vun Ultraschallwellen am Waasser (v) = 1200 m/s
Gefrot: Mierdéift (s)
Äntwert:
Mierdéift (s):
s = vt
s = (1200 Meter/Sekonn)(6 Sekonnen) = 7200 Meter = 7,2 Kilometer
Déi richteg Äntwert ass A.

6. 8 Sekonnen nodeems e Blëtz gesi gouf, héiert een en Donnerknall. Wann d'Liichtgeschwindegkeet 3 x 108 ^m /s an d'Schallgeschwindegkeet an der Loft 340 m/s ass, da kann d'Distanz tëscht der Blëtzquell an dem Lauschterer op ... geschat ginn.

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

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Zäitintervall (t) vun der Tounbewegung = 8 Sekonnen
Liichtgeschwindegkeet (v Liicht) = 3 x 10⁸ Meter/Sekonn
Schallgeschwindegkeet an der Loft (v Schall) = 340 Meter/Sekonn
Gefrot: Distanz tëscht der Blëtzquell an dem Lauschterer
Äntwert:
D'Liichtgeschwindegkeet ass sou grouss, datt d'Optriede vum Blëtz an d'Optriede vum Blëtz gläichzäiteg kënne betruecht ginn.
Distanz vun der Blëtzquell zum Lauschterer:
s = vt = (340 Meter/Sekonn)(8 Sekonnen) = 2720 Meter = 2,72 km
Déi richteg Äntwert ass B.

7. Op enger bestëmmter Plaz héiert en Observateur en Donnerknall 16,2 Sekonnen nom Optriede vum Blëtz. Wann d'Liichtgeschwindegkeet an der Loft 3 x 10 ⁸ m/s ass an d'Schallgeschwindegkeet an der Loft zu deem Zäitpunkt 343 m/s ass, dann ass déi geschätzte Distanz tëscht der Plaz vum Blëtz an dem Observateur ongeféier….

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

Diskussioun
Et ass bekannt, datt:
Zäitintervall (t) vun der Tounbewegung = 16,2 Sekonnen
Liichtgeschwindegkeet (v Liicht) = 3 x 10⁸ Meter/Sekonn
Schallgeschwindegkeet an der Loft (v Schall) = 343 Meter/Sekonn
Gefrot: Distanz tëscht dem Blëtzstanduert an dem Observateur
Äntwert:
D'Liichtgeschwindegkeet ass sou grouss, datt d'Optriede vum Blëtz an d'Optriede vum Blëtz gläichzäiteg kënne betruecht ginn.
Distanz vun der Blëtzquell zum Lauschterer:
s = vt = (343 Meter/Sekonn)(16,2 Sekonnen) = 5556,6 Meter = 5,5 km
Déi richteg Äntwert ass A.

Schallwellenfrequenz

8. Den C-Ton, deen vun enger Gittarsaite produzéiert gëtt, an den C-Ton, deen vun engem Piano produzéiert gëtt, hunn Ähnlechkeeten doduerch, datt…

1. Schallfrequenz
2. Klangfaarf
3. Schallamplitude
4. Schallintensitéit

Diskussioun
Den C-Ton vun enger Gittarsaite an den C-Ton vun engem Piano hunn Ähnlechkeeten wat d'Klangfrequenz oder d'Héicht ugeet.
Déi richteg Äntwert ass A.

Ausbreedung vu Schallwellen

9. Am Dag huet d'Loft, déi méi no beim Buedem ass, eng méi héich Temperatur wéi d'Loft, déi méi wäit vum Buedem ewech ass. An der Nuecht geschitt dat Géigendeel; d'Loft, déi méi no beim Buedem ass, huet eng méi niddreg Temperatur wéi d'Loft, déi méi wäit vum Buedem ewech ass. Dofir…

1. Am Dag geet de Schall méi no uewe wéi horizontal
2. Nuets geet de Schall méi no uewe wéi horizontal
3. Dag oder Nuecht, de Schall wandert a all Richtungen.
4. Dag an Nuecht geet de Schall méi horizontal wéi no uewe

Diskussioun
Am Dag huet d'Loft, déi méi no beim Buedem ass, eng méi héich Temperatur wéi d'Loft, déi méi wäit vum Buedem ewech ass. An anere Wierder, am Dag ass d'Loft, déi méi no beim Buedem ass, méi waarm wéi d'Loft, déi méi wäit vum Buedem ewech ass. Méi waarm Loft huet eng méi niddreg Dicht, sou datt se sech méi liicht no uewe beweegt. Dofir beweegt sech d'Loft am Dag méi no uewe. De Schall wandert duerch d'Loft, an de Schall wandert an all Richtungen. Well d'Loft awer am Dag méi no uewe beweegt, wandert de Schall och méi no uewe.

Am Géigendeel, an der Nuecht beweegt sech d'Loft net sou vill no uewen, sou datt de Schall net sou vill no uewen reest. Dofir kënnen wäit Téin an der Nuecht héieren ginn, während wäit Téin am Dag schwéier ze héieren sinn.
Déi richteg Äntwert ass A.