Przykładowe pytania dotyczące fal dźwiękowych

16 przykładów pytań dotyczących fal dźwiękowych

1. Widz na wyścigu samochodowym słyszy różne dźwięki (ryk samochodów), gdy zbliżają się i oddalają. Przeciętny samochód wyścigowy generuje dźwięk o częstotliwości 800 Hz. Jeśli prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s,^-1 a prędkość samochodu wynosi 20 ms^-1, to częstotliwość słyszalna, gdy zbliża się samochód to….
A. 805 Hz

B. 810 Hz

C. 815 Hz

D. 850 Hz

E. 875 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że:

v _s = -20 m/s (ujemne, ponieważ samochód oddala się od słuchacza)

v _p = 0 (słuchacz milczy, ponieważ patrzy)

f = 800 Hz

v = 340 m/s

Zapytano: Jaką częstotliwość dźwięku słyszysz?

Jawab:

Prawidłowa odpowiedź to D.

2. Osoba porusza się z prędkością 10 m/s ⁻¹ w kierunku nieruchomego źródła dźwięku o częstotliwości 680 Hz. Po dotarciu do źródła dźwięku oddala się od niego z tą samą prędkością. Jeśli prędkość źródła dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s ⁻¹ , to stosunek dwóch częstotliwości słyszanych podczas ruchu w kierunku źródła do częstotliwości słyszanych podczas ruchu od źródła wynosi...

33/34

B.33/35

34/35

D.35/33

E.35/34

Pembahasan

Wiadomo, że:

v = 340 m/s

vp = 10 m/ _s

v _s = 0

f = 680 Hz

Pytanie: Jaki jest stosunek częstotliwości dźwięku, gdy słuchacz zbliża się do źródła, do słuchacza oddalającego się od źródła?

Jawab:

Słuchacz oddala się od źródła:

Porównanie słyszanych częstotliwości:

700 : 660 = 70 : 66 = 35 : 33

Prawidłowa odpowiedź to D.

3. Lokomotywa pociągu jadąca z prędkością 72 km/h zbliża się do przejazdu kolejowego, wydając gwizdek o częstotliwości 1600 Hz. Jeśli prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 ms-1, to częstotliwość gwizdka słyszanego przez konduktora przejazdu kolejowego wynosi ….

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C. 1800 Hz

D. 1700Hz

E. 1400Hz

Pembahasan

Wiadomo, że:

Prędkość źródła dźwięku (v _s ) = 72 km/h = 20 m/s (względem ośrodka przewodzącego dźwięk)

Częstotliwość źródła dźwięku (f) = 1600 Hz

Prędkość dźwięku w powietrzu (v) = 340 m/s

Prędkość słuchacza (v _p ) = 0 (zero, ponieważ słuchacz się nie porusza)

Pytanie: częstotliwość dźwięku słyszanego przez strażnika (f')?

Jawab:

Prawidłowa odpowiedź to D.

4. Wóz strażacki porusza się z prędkością 20 ms ^-1 , włączając syrenę o częstotliwości 400 Hz (prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 300 ms ^-1 ). Jeśli wóz strażacki oddali się od osoby stojącej na poboczu drogi, usłyszy ona syrenę o częstotliwości…

A. 375 Hz

B. 575 Hz

C. 600 Hz

D. 620 Hz

E. 725 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że:

v _s = 20 m/s (dodatnie, ponieważ samochód oddala się od słuchacza)

v _p = 0 (cichy słuchacz na poboczu drogi)

f = 400 Hz

v = 300 m/s

Zapytano: Jaką częstotliwość dźwięku słyszysz?

Jawab:

Prawidłowa odpowiedź to A.

5. Głośnik z wieży ostrzegawczej emituje dźwięk o częstotliwości 670 Hz. Samochód zbliża się do wieży z prędkością 90 km/h. Jeśli prędkość dźwięku w powietrzu w tym czasie wynosi 335 m/s, to częstotliwość dźwięku z głośnika słyszanego przez kierowcę samochodu wynosi…

A. 900 Hz

B. 840 Hz

C. 800 Hz

D. 750 Hz

E. 720 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że:

f = 670 Hz

v _s = 0 (wieża w spoczynku)

v _p = 90 km/h = 25 m/s (dodatnie, ponieważ słuchacz zbliża się do źródła dźwięku)

v = 335 m/s

Pytanie: Jaka jest częstotliwość dźwięku słyszanego przez kierowcę (f')?

Jawab:

Prawidłowa odpowiedź to E.

6. Dini znajdował się w zatrzymanym pociągu A. Inny pociąg (B) poruszał się w kierunku A z prędkością 2 ms.^-1 podczas gwizdania z częstotliwością 676 Hz. Jeśli prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 ms^-1, wówczas częstotliwość gwizdu pociągu B, którą słyszał Dini, wynosiła….
A. 680 Hz

B. 676 Hz

C. 660 Hz

D. 656 Hz

E. 640 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że:

v _s = -2 m/s (ujemny pociąg B zbliża się do Dini i pociąg A

v _p = 0 (Dini jest w zatrzymanym pociągu)

f = 676 Hz

v = 340 m/s

Pytanie: Jaką częstotliwość pociągu B słyszał Dini?

Jawab:

Prawidłowa odpowiedź to A.

7. Piłkarz biegnie z prędkością v⁻¹ _w kierunku nieruchomego sędziego, gwiżdżąc z częstotliwością f⁻¹⁻¹ _. Jeśli prędkość powietrza w tym miejscu wynosi v, to częstotliwość słyszaną przez piłkarza można zapisać jako…

Pembahasan

Wiadomo, że :

v _s = 0 (sędzia milczy)

v _p = v _p (dodatnie, ponieważ zbliża się do źródła dźwięku)

f = f _s

v = v

Pytanie : Jaki jest wzór częstotliwości słyszanych przez piłkarzy?

Odpowiedź :

Prawidłowa odpowiedź to A.

8. Karetka A porusza się z prędkością 0,25 V za sedanem B, który porusza się z prędkością 0,2 V w tym samym kierunku co A. W tym czasie karetka A włącza syrenę o częstotliwości 1.000 Hz. Jeśli prędkość dźwięku wynosi v, częstotliwość dźwięku słyszanego przez kierowcę sedana B wynosi…

A. 1.500 Hz

B. 1.250 Hz

C. 1.111 Hz

D. 1.067 Hz

E. 1.000 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że :

Częstotliwość źródła dźwięku (f) = 1.000 Hz

Prędkość źródła dźwięku (v _s ) = -0,25 v (względem ośrodka niosącego dźwięk)

Prędkość dźwięku (v) = v

Prędkość słuchacza (v _p ) = -0,2 v (względem ośrodka niosącego dźwięk)

Poszukiwana : Częstotliwość dźwięku słyszana przez słuchacza (f')

Odpowiedź :

Wzór na efekt Dopplera:

Prawidłowa odpowiedź to D.

9. Źródło dźwięku o częstotliwości 640 Hz porusza się w kierunku obserwatora z prędkością 20 m/s. Jeśli prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s, a obserwator oddala się od źródła dźwięku z prędkością 10 m/s, to częstotliwość dźwięku słyszanego przez obserwatora wynosi…

A. 600 Hz

B. 660 Hz

C. 900 Hz

D. 980 Hz

E. 1300 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że :

Częstotliwość źródła dźwięku (f) = 640 Hz

Prędkość źródła dźwięku (v _s ) = -20 m/s (względem powietrza jako ośrodka przewodzącego dźwięk)

Prędkość dźwięku (v) = 340 m/s (względem powietrza jako ośrodka przenoszenia dźwięku)

Prędkość słuchacza (v _p ) = -10 m/s (względem powietrza jako ośrodka przewodzącego dźwięk)

Poszukiwana : Częstotliwość dźwięku słyszana przez słuchacza (f')

Odpowiedź :

Prawidłowa odpowiedź to B.

10. Źródło dźwięku porusza się z prędkością 60 m/s, pozostawiając za sobą obserwatora poruszającego się w tym samym kierunku co źródło dźwięku z prędkością 10 m/s. Jeśli prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s, a częstotliwość źródła dźwięku wynosi 800 Hz, to częstotliwość dźwięku słyszanego przez obserwatora wynosi…

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C. 940 Hz

D. 960 Hz

E. 1.120 Hz

Pembahasan

Wiadomo, że :

Częstotliwość źródła dźwięku (f) = 800 Hz

Prędkość źródła dźwięku (v _s ) = 60 m/s (względem powietrza jako ośrodka przewodzącego dźwięk)

Prędkość dźwięku (v) = 340 m/s (względem powietrza jako ośrodka przenoszenia dźwięku)

Prędkość słuchacza (v _p ) = 10 m/s (względem powietrza jako ośrodka przewodzącego dźwięk)

Poszukiwana : Częstotliwość dźwięku słyszana przez słuchacza (f')

Odpowiedź :

Prawidłowa odpowiedź to A.

Intensywność dźwięku

11. Natężenie dźwięku w punkcie P, oddalonym o 3 m od źródła dźwięku, wynosi 10-4 ^wata /m² ^. Punkt R znajduje się w odległości 300 m od źródła dźwięku. Jeżeli natężenie progowe I0 ₌ 10-12 ^wata /m² ^, to stosunek poziomów natężenia w punktach P i R wynosi…

Odp. 1: 2

B.2 : 1

C.2 : 3

D.2 : 4

E.3 : 4

Pembahasan

Wiadomo, że :

Natężenie dźwięku w punkcie P (IP ₎ = 10 ^-4 W/ ^m2

Odległość punktu P od źródła dźwięku (r _P ) = 3 metry

Odległość punktu R od źródła dźwięku (r _R ) = 300 metrów

Natężenie progowe (I _o ) = 10 ^-12 W/m ²

Pytanie : Porównanie poziomów intensywności w punktach P i R (TI _P :TI _R )

Odpowiedź :

Wzór na zależność pomiędzy intensywnością i odległością :

I _p r _p ² = I _R r _R ²

Natężenie dźwięku w punkcie R :

(10 ^-4 )(3 ² ) = (I _R )(300 ² )

(10 ^-4 )(9) = (I _R )(90000)

9 x 10 ^-4 = (I _R )(9 x 10 ⁴ )

IR ₌ 9 x 10 ^-4 : 9 x 10 ^-4

IR ₌ 10 ^-8

Natężenie dźwięku w punkcie R wynosi 10 ^-8 W/ ^m2.

Porównanie TI w punktach P i R :

80 dB : 40 dB

2: 1

Prawidłowa odpowiedź to B.

12. Natężenie dźwięku w punkcie A, oddalonym o 1 metr od źródła dźwięku, wynosi 10-7 ^W /m² ^. Punkt B znajduje się w odległości 100 metrów od źródła dźwięku. Jeśli natężenie progowe wynosi 10-12 ^W /m² ^, stosunek poziomów natężenia w punktach A i B wynosi…

Odp. 5: 3

B.5 : 1

C.4 : 5

D.4 : 3

E.3 : 1

Pembahasan

Wiadomo, że :

Natężenie dźwięku w punkcie A (IA ₎ = 10 ^-7 W/ ^m2

Odległość punktu A od źródła dźwięku (r _A ) = 1 metrów

Odległość punktu B od źródła dźwięku (r _R ) = 100 metrów

Natężenie progowe (I _o ) = 10 ^-12 W/m ²

Pytanie : Porównanie poziomów intensywności w punktach A i B (TI _A : TI _B )

Odpowiedź :

Wzór na zależność pomiędzy intensywnością i odległością :

I _A r _A ² = I _B r _B ²

Natężenie dźwięku w punkcie B :

(10 ^-7 )(1 ² ) = (1 _B )(100 ² )

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

1 x 10 ^-7 = (1 x 10 ₄ ⁾

I _B = 10 ^-7 : 10 ⁴

I _B = 10 ^-11

Natężenie dźwięku w punkcie R wynosi 10 ^-11 W/ ^m2.

Porównanie IT w punktach A i B :

50 dB : 10 dB

5: 1

Prawidłowa odpowiedź to B.

13. Punkty A i B znajdują się w odległości odpowiednio 800 m i 400 m od źródła dźwięku. Jeżeli w obszarze A słyszysz dźwięk o natężeniu 10-3 ^W /m² ^, to stosunek poziomów natężenia w punktach A i B wynosi... (log² = 0,3 i Io ₌ 10-12 ^W /m² ⁾.

Odp. 11: 15

B.15 : 11

C.15 : 16

D.16 : 11

E.16 : 15

Pembahasan

Wiadomo, że :

Natężenie dźwięku w punkcie A (IA ₎ = 10 ^-3 W/ ^m2

Odległość punktu A od źródła dźwięku (r _A ) = 800 metrów

Odległość punktu B od źródła dźwięku (r _B ) = 400 metrów

Natężenie progowe (I _o ) = 10 ^-12 W/m ²

Log 2 = 0,3

Pytanie : Porównanie poziomów intensywności w punktach A i B (TI _A : TI _B )

Odpowiedź :

Wzór na zależność pomiędzy intensywnością i odległością :

I _A r _A ² = I _B r _B ²

Natężenie dźwięku w punkcie B :

(10 ^-3 )(800 ² ) = (1 _B )(400 ² )

(10 ^-3 )(640.000) = (160.000 _B )(1)

(10 ^-3 )(64) = (16 _B )(1)

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

I _B = 4 x 10 ^-3 : 1

I _B = 4 x 10 ^-3

Natężenie dźwięku w punkcie B wynosi 4 x 10 ^-3 W/m ².

Współczynnik TI w punktach P i R wynosi:

90 dB : 96 dB

15: 16

Prawidłowa odpowiedź to C.

Intensywność i poziomy natężenia dźwięku

14. Tabela poziomów intensywności dla każdego źródła dźwięku.

Źródło dźwięku	Poziom natężenia dźwięku (TI)
Dźwięk ćwierkających ptaków	80 dB
Syrena karetki pogotowia	100 dB
Grzmot (błyskawica)	160 dB

Silnik samochodu generuje dźwięk o natężeniu TI = 70 dB (Io ₌ 10−12 ^W m ⁻² ). Aby dźwięk silnika osiągnął natężenie równoważne dźwiękowi syreny karetki pogotowia, wymagana jest liczba silników samochodowych…

A. 20.00 maszyna
B. 30.00 maszyna
C. 100.0 maszyn
D. 1.000 maszyn
E. 3.000 maszyn

Pembahasan
Wiadomo, że :
Samochód TI = 70 dB
TI karetki pogotowia = 100 dB
I_o = 10^-12 Wat/m²
Zapytano :Ile silników samochodowych powinno mieć IT samochodu, ile IT karetki pogotowia?
Odpowiedź :

Ambulans TI = samochód TI + 10 log x
100 = 70 + 10 log x
100 – 70 = 10 log x
30 = 10 log x
30/10 = log x
3 = log x
Antylogarytm 3 = x
10³ =x
1000 = x
Prawidłowa odpowiedź to D.

15. Źródło dźwięku ma poziom natężenia 60 dB (Io ₌ 10 ^{– 12} watów m ^-2 ). Gdy 100 źródeł tego samego dźwięku rozbrzmiewa jednocześnie, wynikowy poziom natężenia dźwięku wynosi...

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

Pembahasan
Wiadomo, że :
TI = 60 dB
I_o = 10^-12 W / m²
x = 100
Zapytano :Źródło dźwięku TI 100?
Odpowiedź :
TI 100 źródeł dźwięku = TI 1 maszyna + 10 log x
TI = 60 + 10 log 100
TI = 60 + 10 log 10²
TI = 60 + (2)(10)(log 10)
TI = 60 + 20
TI = 80 dB
Prawidłowa odpowiedź to B.

Efekt Dopplera
16. Piłkarz biegnie z prędkością v_p w stronę sędziego, który milczał, gwiżdżąc z częstotliwością f_s. Jeżeli prędkość powietrza w tym miejscu wynosi v, to częstotliwość słyszana przez gracza jest formułowana jako….

Pembahasan
Wiadomo, że :
v_s = 0 (sędzia milczy)
v_p = v_p (pozytywny, ponieważ znajduje się blisko źródła dźwięku)
f = f_s
v = v
Zapytano :jaka jest częstotliwość słyszana przez piłkarzy?
Odpowiedź :

Prawidłowa odpowiedź to A.

Źródło pytania:

Pytania z egzaminu państwowego z fizyki dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych i zawodowych