Przykładowe pytania dotyczące fali poprzecznej

12 przykładów fal poprzecznych

1. Równanie fali poprzecznej rozchodzącej się po strunie to y = 3 sin π (120 t – 0,4 x). Jeśli x i y są wyrażone w cm, a t w sekundach, to długość fali wynosi ….
A. 1 cm
B. 2 cm
ok. 3 cm
Średnica 4 cm
E. 5 cm
Dyskusja:
Trzy formy funkcja falowa która rozprzestrzenia się w dodatnim kierunku osi x (w prawo).
Keterangan:
A = amplituda lub odchylenie, T = częstotliwość, f = okres fali, = długość fali, v = prędkość fali
Wiadomo, że :
Równanie fali poprzecznej
Amplituda fali (A) :
Szer. = 3cm
Częstotliwość fali (f) :
t / T = tf = 60 t
f = 60 herców
Długość fali :
Zapytano :
Długość fali?
Odpowiedź :
Długość fali = 5 cm
Prawidłowa odpowiedź to E.

2. Fala biegnąca rozchodząca się po nieruchomym końcu struny przedstawiona jest na poniższym schemacie:
Jeżeli odległość AB = 3 metry zostanie pokonana w ciągu 1 sekundy, to równanie fali poprzecznej, która rozchodzi się w prawo, jest następujące:
A. y= 0,4 sin π (3 t – x) m
B. y= 0,4 sin π (3 t + x/2) m
C. y= 0,4 sin π (6 t – x/4) m
D. y= 0,8 sin π (4 t – x/3) m
E. y= 0,8 sin π (4 t + x/3) m
Wiadomo, że :

Zapytano :
Równanie falowe?
Odpowiedź :

Prawidłowa odpowiedź to A.

Prędkość rozchodzenia się fal poprzecznych na strunie

3. Z podanych ilości,
(1) Siła naciągu liny
(2) Masa na jednostkę długości liny
(3) Pole przekroju poprzecznego liny
(4) Kolor liny
Wielkości, które są czynnikami wpływającymi na prędkość rozchodzenia się fali na linie to...

A. (1) i (2)
B. (1) i (4)
C. (2) i (4)
D. (3) i (4)
E. (1) tylko

Pembahasan
Wzór na prędkość rozchodzenia się fali na linie:
Czynniki wpływające na prędkość rozchodzenia się fali na linie to:
1. Siła naciągu liny (F)
2. Masa na jednostkę długości liny ( )
Prawidłowa odpowiedź to A.

Równanie fali poprzecznej biegnącej

4. Poniższy rysunek przedstawia rozchodzenie się fal na strunie.

Jeżeli okres fali wynosi 2 sekundy, to równanie falowe ma postać...

A. y = 0,5 sin 2π (t - 0,5x)
B. y = 0,5 sin 2π (t - 0,5x)
C. y = 0,5 sin 2π (t - x)
D.y = 0,5 sin 2π (0,5t – x/4)
E. y = 0,5 sin 2π (t – x/6)

Pembahasan
Wiadomo, że:
Amplituda (A) = 0,5 metra
Okres (T) = 2 sekund
Częstotliwość (f) = 1/T = ½ = 0,5 herca
Długość fali = λ = 4 metry
Zapytano: równanie falowe
Jawab:
Trzy formy funkcji/równań falowych :
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T i k = 2π / λ
y = grzech (2π/T) t – (2π/λ) x
y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2
T = 1/f i λ = v / f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
Równanie falowe jest zgodne z obrazkiem powyżej:
y = grzech (πt – 0,5πx) ——-> 1
y = A sin π (t – 0,5x)
y = A sin 2π (0,5t – x/4) ——-> 2
Prawidłowa odpowiedź to D.

5.

Rozważ falę poprzeczną, która powstaje na linie, jak pokazano na poniższym rysunku! Jeśli fala porusza się z prędkością 30 m/s, jej częstotliwość wynosi…

A. 150 Hz
B. 90 Hz
C. 25 Hz
D. 10 Hz

Pembahasan

Są 3 wzgórza falowe i 2 doliny falowe, co daje 2,5 długości fali. 1 długość fali = 7,5 metra / 2,5 = 3 metry.
Wiadomo, że:
Długość fali (lambda) = 7,5 / 2,5 = 3 metry
Prędkość propagacji fali (v) = 30 m/s
Zapytano: częstotliwość fali (f)
Jawab:Prawidłowa odpowiedź to D.

6.

Dziecko porusza liną, aby stworzyć falę taką jak na obrazku. Jeśli czas potrzebny na przebycie drogi z punktu P do X wynosi 10 sekund, to prędkość fali wynosi...

A. 3,0 m/s
B. 1,5 m/s
C. 0,5 m/s
D.0,3 m/s

Pembahasan
– Są 2 grzbiety i 2 doliny, więc mamy 2 długości fal. Jeśli 2 długości fal pokonują dystans 10 sekund, to 1 długość fali pokonuje dystans 5 sekund.
– Odległość dwóch długości fal wynosi 3 metry, zatem odległość jednej długości fali wynosi 1,5 metra.
Wiadomo, że:
Długość fali (lambda) = 3 / 2 = 1,5 metry
Okres fali (T) = 5 sekund
Częstotliwość fali (f) = 1/T = 1/5 = 0,2 herca
Zapytano: prędkość propagacji fali (v)
Jawab:
Prędkość propagacji fali :
Prawidłowa odpowiedź to D.

7.
Struna jest wprawiana w drgania, tworząc fale, jak pokazano na poniższym obrazku! Jak szybko rozchodzi się fala?
A. 0,5 m/s
B. 1 m/s
C. 2 m/s
D.4 m/s
Pembahasan
– Są 2 wzgórza falowe i 1 dolina falowa, więc jest 1,5 długości fali
– 1 długość fali = odległość między dwoma sąsiednimi grzbietami fali = odległość między dwoma sąsiednimi dolinami fali. Zatem 1 długość fali = 2,0 metry
– 1 grzbiet fali trwa 0,25 sekundy, a 1 dolina fali trwa 0,25 sekundy, więc 1 długość fali trwa 0,50 sekundy. Zatem okres fali = 0,50 sekundy.
Wiadomo, że:
Długość fali (lambda) = 2,0 metry
Okres fali (T) = 0,50 sekund
Częstotliwość fali (f) = 2 herców
Pytanie: Prędkość propagacji fali (v)
Jawab:
Prędkość propagacji fali :
Prawidłowa odpowiedź to D.

8. Fala poprzeczna ma okres 10 sekund, a odległość między dwoma kolejnymi punktami w fazie wynosi 10 cm. Prędkość rozchodzenia się fali wynosi...
A. 1 cm/s
B. 2 cm/s
C. 3 cm/s
D. 4 cm/s
E. 5 cm/s
Dyskusja:
Wiadomo, że :
Okres (T) = 10 sekund
Długość fali () = 10 cm
Zapytano :
Prędkość rozchodzenia się fali (v)?
Odpowiedź :
Wzór na prędkość propagacji fali :

Prawidłowa odpowiedź to A.

9. Prędkość fali poprzecznej na strunie wynosi 2V, a jej naprężenie 3F. Jeśli długość i masa struny pozostają stałe, a naprężenie struny wzrasta do 6F, to prędkość fali na strunie wynosi...
A. 8v
B. 2v
C.2√2
D. v
E. ½ v
Dyskusja:
Wiadomo, że :
Prędkość fali poprzecznej 1 (v₁) = 2V
Napięcie liny 1 (T₁) = 3F
Napięcie liny 2 (T₂) = 6F
Zapytano :
Prędkość fali poprzecznej 2 (v₂)?
Odpowiedź :
Wzór na prędkość rozchodzenia się fal poprzecznych na linie :

Prawidłowa odpowiedź to C.

10. Dwa korki znajdują się na przeciwległych grzbietach fal. Poruszają się w górę i w dół po powierzchni morza 20 razy w ciągu 4 sekund, podążając za falami. Jeśli odległość między dwoma korkami wynosi 100 cm, a między nimi znajdują się dwie doliny i jedno wzgórze, to częstotliwość i prędkość fali wynoszą...

A. 0,2 Hz i 200 cm.s^-1
B. 5,0 Hz i 200 cm.s^-1
C. 0,2 Hz i 250 cm.s^-1
D. 2,5 Hz i 250 cm.s^-1
E. 5,0 Hz i 250 cm.s^-1

Pembahasan
Wiadomo, że :
Dwa korki znajdują się na grzbietach fal, a między nimi są dwie doliny i jedno wzgórze (patrz rysunek). Zatem między dwoma korkami są dwie długości fal.
Długość fali (λ) = 100 cm / 2 = 50 cm.
Częstotliwość (f) = 20/4 = 5 herców
Zapytano :częstotliwość fali i prędkość propagacji fali
Odpowiedź :

Częstotliwość fali (f) = 5 herców
Prędkość propagacji fali (v) = f λ = (5)(50 cm) = 250 cm/s
Prawidłowa odpowiedź to E.

11. Sprężyna (slinky) jest wprawiana w drgania, wytwarzając falę podłużną o odległości 40 cm między dwoma najbliższymi punktami ściskania. Jeśli prędkość rozchodzenia się fali wynosi 20 ms ^-1 , to długość fali i częstotliwość fali wynoszą...

A. 0,2 m i 100 Hz
B. 0,4 m i 50 Hz
C. 0,8 m i 25 Hz
D. 40 m i 0,50 Hz
E. 80 m i 0,25 Hz

Pembahasan
Wiadomo, że :
Odległość między dwoma sąsiednimi ściskami lub odległość między dwoma sąsiednimi odkształceniami lub odległość między dwoma sąsiednimi szczytami lub odległość między dwiema sąsiednimi dolinami = 1 długość fali.
Długość fali (λ) = 40 cm = 0,4 metra
Prędkość propagacji fali (v) = 20 m/s
Zapytano : Długość fali (λ) i częstotliwość fali (f)
Odpowiedź :
Długość fali (λ) = 0,4 metra
Częstotliwość fali (f) = v / λ = 20 / 0,4 = 50 Hz
Prawidłowa odpowiedź to B.

12. Na powierzchni morza znajdują się dwa korki oddalone od siebie o 60 cm. Oba podnoszą się i opadają wraz z poziomem morza 20 razy w ciągu 10 sekund. Jeśli jeden znajduje się na grzbiecie fali, drugi na jej dnie. Dopóki między dwoma korkami znajduje się grzbiet fali, okres i prędkość fali wynoszą...
A. 0,5 s i 20 cm.s^-1
B. 0,5 s i 30 cm.s^-1
C. 0,5 s i 80 cm.s^-1
D. 2 s i 120 cm.s^-1
E. 2 s i 240 cm.s^-1
Pembahasan
Wiadomo, że :
Długość fali (λ) = 60 cm / 1,5 = 40 cm
Częstotliwość (f) = 20/10 = 2 herców
Zapytano : Okres fali i prędkość propagacji fali
Odpowiedź :
Okres (T) = 1/f = 1/2 = 0,5 sekundy
Prędkość fali (v) = f λ = (2)(40) = 80 cm/s
Prawidłowa odpowiedź to C.