13 príkladov mechanických vĺn
1. Rôzne fázy priečne vlny
Venujte pozornosť obrázku vlna nasledujúci sínusoidný signál!
Ak je vlnová dĺžka sínusoidy vyššie 80 cm, potom bod s fázovým rozdielom ¾ je…
A. P s Q
B. P s R
C. P s S
D.Q s S
E. R s S
Diskusia
PQ = 3/4 vlnovej dĺžky
PR = 1 1/2 = 1,5 vlnovej dĺžky
PS = 2 vlnové dĺžky
QS = 1 1/4 = 1,25 vlnových dĺžok
RS = 1/2 vlnovej dĺžky
Správna odpoveď je A.
2. Otvorené a uzavreté organové píšťaly
Sú k dispozícii dva organové píšťaly, jeden otvorený a druhý zatvorený, pričom každý má rovnakú dĺžku. Ak je rýchlosť zvuku vo vzduchu 340 m/s, potom pomer alikvotných frekvencií dvoch otvorených organových píšťal k alikvotným frekvenciám dvoch zatvorených organových píšťal je…
Diskusia
Je známe:
Dĺžka otvorenej a zatvorenej organovej píšťaly je rovnaká.
Rýchlosť zvuku vo vzduchu (v) = 340 m/s
Opýtal sa:
Džaváb: Porovnanie ffrekvencia druhého alikvotného tónu (f3) otvorené a uzavreté organové píšťaly
Otvorená organová píšťala
Otvorená organová píšťala alebo otvorená trubica je trubica, ktorá má oba konce otvorené, ako je znázornené na obrázku na boku.
Obrázok vpravo je graf zvukových vĺn v otvorenej organovej píšťale, kde uzly predstavujú hustotu vzduchu a antinódy predstavujú tlak vzduchu.
Základný tón (f1) = v / 2L = 340/2L = 170/L
Druhý alikvotný tón (f3) = 3 f1 = 3 (170/l) = 510/l
Uzavretá organová píšťala
Uzavretá organová píšťala alebo uzavretá trubica je trubica s jedným otvoreným a druhým uzavretým koncom, ako je znázornené na obrázku nižšie. Ak sú oba konce trubice uzavreté, trubica sa nedá použiť.
Obrázok vpravo je graf zvukových vĺn v uzavretej organovej píšťale, kde uzly predstavujú hustotu vzduchu a antinódy predstavujú tlak vzduchu.
Základný tón (f1) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Druhý alikvotný tón (f3) = 3 f1 = 3 (85/l) = 255/l
Porovnanie ffrekvencia druhého alikvotného tónu (f3) otvorené a uzavreté organové píšťaly
510/l : 255/l
510: 255
2: 1
3. Úroveň intenzity zvukovej vlny
Zdroj zvukových vĺn s výkonom 12,56 W homogénne emituje vlny do okolitého prostredia. Prahová intenzita zvuku je 10-12 Wm-2Úroveň intenzity radiačných vĺn vo vzdialenosti 10 metrov od zdroja je…
Diskusia
Je známe:
Výkon = 12,56 watt
Prahová intenzita zvuku (Io) = 10-12 Wm-2
Vzdialenosť (r) = 10 metrov
Opýtal sa: Úroveň intenzity (TI)
Džaváb:
Vzorec pre vzťah medzi výkonom (P), intenzitou (I) a vzdialenosťou (r):
Úroveň intenzity (TI):
4. Intenzita zvuku
Reproduktorový systém vyžaruje akustický výkon 36 Hz.π watty a úroveň intenzity 80 dB pri počutí vo vzdialenosti x od reproduktora. (Io = 10-12 watt.m-2). Správna hodnota x je…
A. 100 m
B. 160 m
cca 1 190 m
D. 225 m
V. 300 m
Diskusia
Je známe, že:
Výkon (P) = 36π watt
Úroveň intenzity (TI) = 80 dB
Vzdialenosť = x
Limity ľudského sluchu (Io) = 10-12 Watt.m-2
Opýtal sa: Hodnota x
Odpoveď:
Vzorec pre vzťah medzi výkonom (P), intenzitou (I) a vzdialenosťou (x):
Najprv vypočítajte intenzitu zvuku vo vzdialenosti x:
Intenzita zvuku:
Vypočítajte hodnotu x:
Správna odpoveď je E.
5. Putujúca vlna
Otázka č. 24 z celoštátnej skúšky z fyziky pre SMA/MA a akademický rok 2015/2016
Rovnica postupnej vlny vyjadrená v Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) je y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)
Z nasledujúcich vyhlásení:
(1) Rýchlosť šírenia vlny 100 ms-1
(2) Pri x = 0 a t = 0 je odchýlka vlny = 0
(3) Vlnová frekvencia 20 Hz
(4) Amplitúda vlny 2 cm
Ktorý je správny?
A. (1) a (2)
B. (1) a (3)
C. (1) a (4)
D. (2) a (4)
E. (2) a (3)
Diskusia
Tri formy vlnových rovníc:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T a k = 2π / λ
y = A sin (2π/T) t – (2π/λ) x
y = A sin 2π (t/T – x/λ) ——-> 2
y = A sin 2π (ft – x/λ) ——-> 2
T = 1/f a λ = v/f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
Rovnica postupujúcej vlny v predchádzajúcej otázke je rovnaká ako v tvare 2:
y = 0,2 sin (0,2πx-20πt)
y = 0,2 sin π (0,2x-20t)
y = 0,2 sin 2π (0,1x-10t)
y = 0,2 sin 2π (x/10 -10 t)
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = amplitúda = 0,2 metra = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = frekvencia = 10 s-1 = 10 hertzov
λ = vlnová dĺžka = 10 metrov
v = rýchlosť šírenia vlny = f λ = (10 s-1)(10 m) = 100 ms-1
Správna odpoveď je A.
6. Dopplerov jav
Sanitka sa pohybuje rýchlosťou 72 km/h.-1 pričom sa spustí siréna s frekvenciou 1500 Hz. Motocyklista sa pohybuje rýchlosťou 20 m/s-1 v opačnom smere ako sanitka. Ak je rýchlosť zvuku vo vzduchu 340 ms-1, potom pomer frekvencií, ktoré počuje motocyklista pri približovaní sa k sanitke a pri odďaľovaní sa od nej, je...
A. 25:36
B. 36:49
C. 64:81
D. 81:64
E. 100:61
Diskusia
Pravidlá pre podpisovanie:
v je vždy kladné
vp pozitívne, ak sa poslucháč priblíži k zdroju zvuku
vp negatívne, ak sa poslucháč vzdiali od zdroja zvuku
vs pozitívne, ak je zdroj zvuku otočený od poslucháča
vs negatívne, ak sa zdroj zvuku približuje k poslucháčovi
vp = 0, ak je poslucháč ticho
vs = 0, ak je zdroj zvuku nehybný
Je známe, že:
Frekvencia zdroja zvuku (f) = 1 000 Hz
Rýchlosť poslucháča (vp) = 20 m / s
Rýchlosť zdroja zvuku (v)s) = 72 km/h = 72 (1000 metrov) / 3600 sekúnd = 72 000/3600 metrov/sekundu = 20 m/s
Rýchlosť zvuku (v) = 340 m/s
Opýtal sa: PPorovnanie frekvencií, ktoré počujú motocyklisti pri priblížení sa k sanitke a pri odklone od nej
Odpoveď:
Vzorec Dopplerovho javu:
Frekvencia, ktorú počuje motocyklista pri približovaní sa k sanitke
Obaja išli opačnými smermi, takže keď sa motorka priblížila k sanitke, obaja sa priblížili k sebe. vp pozitívne, ak sa poslucháč priblíži k zdroju zvuku a vs negatívne, ak sa zdroj zvuku približuje k poslucháčovi.
Frekvencia, ktorú počujú motocyklisti pri vzďaľovaní sa od sanitky
Obaja išli opačnými smermi, takže keď sa motorka vzdialila od sanitky, vzdialili sa od seba. vp negatívne, ak sa poslucháč vzdiali od zdroja zvuku a vs pozitívne, ak je zdroj zvuku otočený od poslucháča.
PPorovnanie frekvencií, ktoré počujú motocyklisti pri priblížení sa k sanitke a pri odklone od nej.
Správna odpoveď je D.
Intenzita zvuku
7. Pozrite sa na nasledujúci obrázok!
Ak je bod P zdrojom zvuku, ktorý vyžaruje všetkými smermi, potom pomer intenzity zvuku v bodoch S, R a Q je...
A. 16: 25: 100
B. 16: 50: 200
C. 32 : 50 : 100
D. 36: 25: 100
E. 72: 25: 200
Diskusia
Je známe, že:
Vzdialenosť bodu Q od zdroja zvuku (rQ) = 3 metre
Vzdialenosť bodu R od zdroja zvuku (rR) = 6 metre
Vzdialenosť bodu S od zdroja zvuku (rS) = 5 metre
Intenzita zvuku v bode Q = IQ
Intenzita zvuku v bode R = IR
Intenzita zvuku v bode S = IS
Opýtal sa: Pporovnanie intenzity zvuku v bodoch S, R a Q (IS : JaR : JaQ)
Odpoveď:
Intenzita zvuku v bode S:
Intenzita zvuku v bode R:
Intenzita zvuku v bode S:
PPorovnanie intenzity zvuku v bodoch S, R a Q:
Správna odpoveď je D.
8. Zvukové vlny sa šíria od svojho zdroja rovnomerne všetkými smermi. Bod A je vo vzdialenosti P od zdroja zvuku, bod B je vo vzdialenosti 2P od zdroja zvuku a bod C je vo vzdialenosti 4P od zdroja zvuku. Pomer intenzity zvuku prijímaného bodmi A, B a C je…
A. 16: 4: 1
B. 4: 2: 1
C. 4 : 1 : 16
D. 1: 2: 4
E. 1: 4: 16
Diskusia
Je známe, že:
Vzdialenosť bodu A od zdroja zvuku (rA) = P
Vzdialenosť bodu B od zdroja zvuku (rB) = 2P
Vzdialenosť bodu C od zdroja zvuku (rC) = 4P
Intenzita zvuku v bode A = IA
Intenzita zvuku v bode B = IB
Intenzita zvuku v bode C = IC
Opýtal sa: Pporovnanie intenzity zvuku v bodoch A, B a C (IA : JaB : JaC)
Odpoveď:
Intenzita zvuku v bode A:
Intenzita zvuku v bode B:
Intenzita zvuku v bode C:
PPorovnanie intenzity zvuku v bodoch A, B a C:
Správna odpoveď je A.
9. Dopplerov jav
Nasledujúci obrázok zobrazuje policajné auto prenasledujúce motorizovaného zločinca:
Policajné auto s húkajúcou sirénou s frekvenciou 930 Hz prenasledovanie motorky utekajúceho zločinca rýchlosťou 72 km/h-1Policajné auto zrýchlilo na 108 km/h-1 aby dobehli zločinca. Ak je rýchlosť zvuku vo vzduchu 340 ms-1, potom frekvencia zvuku sirény, ktorú počuje motocyklista, je...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
C. 960 Hz
D. 1.020 Hz
V. 1.200 Hz
Diskusia
Pravidlá pre podpisovanie:
v je vždy kladné
vp pozitívne, ak sa poslucháč priblíži k zdroju zvuku
vp negatívne, ak sa poslucháč vzdiali od zdroja zvuku
vs pozitívne, ak je zdroj zvuku otočený od poslucháča
vs negatívne, ak sa zdroj zvuku približuje k poslucháčovi
vp = 0, ak je poslucháč ticho
vs = 0, ak je zdroj zvuku nehybný
Je známe, že:
Frekvencia zdroja zvuku (f) = 930 Hz
Rýchlosť poslucháča (vp) = 72 km/h-1 = 72 (1 000 metrov) / 3 600 (sekúnd) = 72 000/3 600 metrov/sekundu = 20 m/s = -20 ms-1 (negatívne, pretože zločinci sa držia ďalej od polície)
Rýchlosť zdroja zvuku (v)s) = 108 km/h-1 = 108 (1 000 metrov) / 3 600 (sekúnd) = 72 000/3 600 metrov/sekundu = 30 m/s = -30 ms-1 (negatívne, pretože polícia sa priblížila k páchateľovi)
Rýchlosť zvuku (v) = 340 ms-1
Opýtal sa: Frekvencia zvuku počutá poslucháčom (f')
Odpoveď:
Vzorec Dopplerovho javu:
Správna odpoveď je C.
Hladina intenzity zvuku
10. V sále sa učí spievať 100 študentov. Ak je hladina intenzity zvuku jedného študenta pri speve 40 dB (za predpokladu, že je rovnaká pre každé dieťa), potom je intenzita zvuku produkovaná v sále… (Io = 10-12 Wm-2)
A. 10-4 Wm-2
B. 10-5 Wm-2
C. 10-6 Wm-2
D. 10-7 Wm-2
E. 10-8 Wm-2
Diskusia
Je známe, že:
Úroveň intenzity jedného študenta (TI) = 40 dB
Prahová intenzita ľudského sluchu (Io) = 10-12 W / m2
Počet študentov (x) = 100
Opýtal sa: Intenzita zvuku 100 študentov
Odpoveď:
Intenzita zvuku 1 študenta:
Intenzita zvuku 100 študenta:
Ix = (x)(I)
Ix = (100)(10-8) = (102)(10-8)
Ix = 10-6 W / m2
Správna odpoveď je C.
11. Intenzita zvuku 100 rovnakých strojov je 10-7 Watt.m-2Ak jao = 10-12 Watt.m-2, potom je hladina intenzity zvuku stroja….
A. 70 dB
B. 60 dB
cca 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Diskusia
Je známe, že:
Intenzita zvuku 100 strojov (Ix) = 10-7 Watt.m-2
Prahová intenzita ľudského sluchu (Io) = 10-12 W / m2
Počet strojov (x) = 100 = 102
Opýtal sa: Hladina intenzity zvuku stroja (TI)
Odpoveď:
Intenzita zvuku 1 stroja:
Ix = (x)(I)
10-7 = (102)(I)
I = 10 XNUMX-7 / 102 = (10-7)(10-2) = 10-9
Hladina intenzity zvuku stroja (TI):
Správna odpoveď je E.
12. Všeobecné vlastnosti vĺn sú nasledovné:
(1) sa nemôže šíriť vo vákuu
(2) sa šíri priamo v rôznych médiách
(3) prežívanie reflexie
(4) dochádza k difrakcii
(5) dochádza k rušeniu
Z vyššie uvedených vlastností vĺn vyplýva, že charakteristikám svetelných vĺn zodpovedá...
A. Iba (1) a (2)
B. Iba (3) a (4)
C. (2), (3) a (4)
D. (3), (4) a (5)
E. (1), (3), (4) a (5)
Diskusia
(1) Svetelné vlny sú elektromagnetické vlny, ktoré nevyžadujú šíriace médium. Keďže nevyžadujú šíriace médium, elektromagnetické vlny sa môžu šíriť vo vákuu.
(2) Keď svetelné vlny šíriace sa v inom médiu vstúpia do nového média, svetelné vlny tiež zažívajú lom. Lom svetla je ohyb smeru šírenia svetelných vĺn. K lomu dochádza v dôsledku rozdielu v rýchlosti svetelných vĺn v každom inom médiu.
(3) Okrem lomu svetla sa svetelné vlny aj odrážajú. Odraz svetla plochým zrkadlom je jedným z príkladov javu odrazu svetla. Odraz svetla plochým zrkadlom umožňuje použitie plochých zrkadiel ako pomôcok na líčenie.
(4) Difrakciu nepociťujú len elektromagnetické vlny, ako sú svetelné vlny, ale aj mechanické vlny, ako sú vodné vlny a zvukové vlny.
(5) Okrem elektromagnetických vĺn, ako sú svetelné vlny, dochádza k interferencii aj v dôsledku mechanických vĺn, ako sú vodné vlny, vlny z lana alebo zvukové vlny.
Správna odpoveď je D.
13. Venujte pozornosť nasledujúcim vlastnostiam vĺn!
(1) dochádza k difrakcii
(2) prežívanie reflexie
(3) sa nemôže šíriť vo vákuu
(4) môže dôjsť k polarizácii
(5) sa pohybuje priamočiaro pri prechode cez dve rôzne médiá
Z vyššie uvedených vlastností vĺn, ktoré zodpovedajú charakteristikám zvukových vĺn, sú...
A. (1), (2) a (3)
B. (1), (2) a (4)
C. (1), (3) a (4)
D. (2), (3) a (4)
E. (3), (4) a (5)
Diskusia
(1) Difrakciu nepociťujú len elektromagnetické vlny, ako sú svetelné vlny, ale aj mechanické vlny, ako sú zvukové vlny.
(2) Odraz alebo poskakovanie pociťujú elektromagnetické vlny, ako sú svetelné vlny, a mechanické vlny, ako sú zvukové vlny alebo vodné vlny. Príkladom odrazu zvukovej vlny je ozvena.
(3) Zvukové vlny sú mechanické vlny. Mechanické vlny sú vlny, ktoré na šírenie vyžadujú šíriace médium. Ak žiadne médium neexistuje, napríklad vo vákuu, zvukové vlny sa nemôžu šíriť.
(4) Polarizáciu pociťujú priečne vlny, ako sú lanové vlny, vlny na vodnej hladine a elektromagnetické vlny, ako sú svetelné vlny. Zvukové vlny sú pozdĺžne vlny, a preto nemôžu byť polarizované.
(5) Pri šírení z jedného prostredia do iného dochádza k lomu zvukových vĺn alebo zmene smeru šírenia. K lomu dochádza, keď vlna začne vstupovať do iného prostredia.
Správna odpoveď je A.
Zdroj otázky:
Otázky z fyziky na národnej skúške pre stredné školy/odborné gymnázium
