13 primerov mehanskih valov
1. Fazna razlika prečnih valov
Poglejte si naslednjo sliko sinusnega vala !
Če je valovna dolžina sinusoide zgoraj 80 cm, potem je točka, ki ima fazno razliko ¾, ...
A. P z Q
B. P z R
C. P z S
D.Q z S
E. R z S
Razprava
PQ = 3/4 valovne dolžine
PR = 1 1/2 = 1,5 valovne dolžine
PS = 2 valovni dolžini
QS = 1 1/4 = 1,25 valovne dolžine
RS = 1/2 valovne dolžine
Pravilen odgovor je A.
2. Odprte in zaprte orgelske cevi
Predvideni sta dve orgelski cevi, ena odprta in druga zaprta, vsaka enake dolžine. Če je hitrost zvoka v zraku 340 m/s, potem je razmerje med alikvotnimi frekvencami obeh odprtih orgelskih cevi in alikvotnimi frekvencami obeh zaprtih orgelskih cevi ...
Razprava
Znano je:
Dolžina odprte in zaprte orgelske cevi je enaka.
Hitrost zvoka v zraku (v) = 340 m/s
Vprašano:
Odgovor: Primerjava frekvence f drugega alikvotnega tona (f³ ) odprte in zaprte orgelske piščali
Odprta orgelska cev
Odprta orgelska cev ali odprta cev je cev, ki ima oba konca odprta, kot je prikazano na sliki ob strani.
Slika na desni je graf zvočnih valov v odprti orgelski cevi, kjer vozlišča predstavljajo gostoto zraka, antinodi pa zračno napetost.
Osnovni korak (f 1 ) = v / 2L = 340/2L = 170/L
Drugi alikvotni ton (f³ ) = 3, f1 = 3 (170/L) = 510/L
Zaprta orgelska cev
Zaprta orgelska piščal ali zaprta cev je cev, ki ima en konec odprt, drugi pa zaprt, kot je prikazano na spodnji sliki. Če sta oba konca cevi zaprta, cevi ni mogoče uporabljati.
Slika na desni je graf zvočnih valov v zaprti orgelski cevi, kjer vozlišča predstavljajo gostoto zraka, antinodi pa zračno napetost.
Osnovni korak (f 1 ) = v / 4L = 340/4L = 85/L
Drugi alikvotni ton (f³ ) = 3, f1 = 3 (85/L) = 255/L
Primerjava frekvence drugega alikvotnega tona f ( f³ ) odprtih in zaprtih orgelskih cevi
510/L : 255/L
510: 255
2: 1
3. Raven intenzivnosti zvočnega valovanja
Vir zvočnih valov z močjo 12,56 W homogeno oddaja valove v okoliški medij. Prag jakosti zvoka je 10⁻¹² Wm⁻² . Velikost jakosti sevanja valov na razdalji 10 metrov od vira je...
Razprava
Znano je:
Moč = 12,56 W
Prag jakosti zvoka ( Io ) = 10⁻¹² Wm⁻²
Razdalja (r) = 10 metrov
Vprašanje: Stopnja intenzivnosti (TI)
Džavab:
Formula za razmerje med močjo (P), intenzivnostjo (I) in razdaljo (r):
Stopnja intenzivnosti (TI):
4. Intenzivnost zvoka
Zvočniški sistem oddaja 36 π vatov akustične moči in raven intenzivnosti 80 dB, ko ga slišimo na razdalji x od zvočnika. (I o = 10 -12 vat.m -2 ). Pravilna vrednost x je ...
A. 100 m
B. 160 m
približno 175 m
D. 225 m
V. 300 m
Razprava
Znano je, da:
Moč (P) = 36 π W
Raven intenzivnosti (TI) = 80 dB
Razdalja = x
Meja človeškega sluha ( Io ) = 10⁻¹² W att.m⁻²
Vprašanje: Vrednost x
Odgovor:
Formula za razmerje med močjo (P), intenzivnostjo (I) in razdaljo (x):
Najprej izračunajte jakost zvoka na razdalji x:
Intenzivnost zvoka:
Izračunajte vrednost x:
Pravilen odgovor je E.
5. Potujoči val
Vprašanje št. 24 za nacionalni izpit iz fizike za SMA/MA 2015/2016
Enačba potujočega vala, izražena v mednarodnem sistemu enot (SI), je y = 0,2 sin (0,2 πx-20πt)
Iz naslednjih izjav:
(1) Hitrost širjenja valov 100 ms -1
(2) Pri x = 0 in t = 0 je odklon valovanja = 0
(3) Valovna frekvenca 20 Hz
(4) Amplituda valovanja 2 cm
Kateri je pravilen?
A. (1) in (2)
B. (1) in (3)
C. (1) in (4)
D. (2) in (4)
E. (2) in (3)
Razprava
Tri oblike valovnih enačb:
y = A sin (ωt – kx) ——> 1
ω = 2π / T in 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 in λ = v / f
y = A sin 2π (ft – f(x/v))
y = A sin 2πf (t – x/v) ——-> 3
Enačba potujočega vala v zgornjem vprašanju je enaka kot v obliki 2:
y = 0,2 sin (0,2πx -20πt)
y = 0,2 sin π (0,2 x - 20t)
y = 0,2 sin 2π ( 0,1 x - 10t)
y = 0,2 sin 2π ( x/10 -10t)
y = A sin 2π (ft – x/λ)
A = amplituda = 0,2 metra = 0,2 (100 cm) = 20 cm
f = frekvenca = 10 s -1 = 10 hertzov
λ = valovna dolžina = 10 metrov
v = hitrost širjenja valov = f λ = (10 s -1 )(10 m) = 100 ms -1
Pravilen odgovor je A.
6. Dopplerjev učinek
Reševalno vozilo se premika s hitrostjo 72 km/ h , medtem ko sirena zvoni s frekvenco 1500 Hz. Motorist se premika s hitrostjo 20 m/ s v nasprotni smeri reševalnega vozila. Če je hitrost zvoka v zraku 340 m/ s , potem je razmerje frekvenc, ki jih sliši motorist pri približevanju in oddaljevanju od reševalnega vozila, enako ...
A. 25 : 36
B. 36 : 49
C. 64 : 81
O. 81 : 64
E. 100 : 61
Razprava
Pravila za podpisovanje:
v je vedno pozitiven
v p je pozitiven, če se poslušalec približa viru zvoka
v p je negativen, če se poslušalec odmakne od vira zvoka.
v s je pozitiven, če je vir zvoka obrnjen stran od poslušalca.
v s je negativen, če se vir zvoka približuje poslušalcu.
v p = 0, če je poslušalec tiho
v s = 0, če je vir zvoka tih
Znano je, da:
Frekvenca zvočnega vira (f) = 1500 Hz
Hitrost poslušalca (vp ) = 20 m/s
Hitrost vira zvoka (v s ) = 72 km/uro = 72 (1000 metrov) / 3600 sekund = 72.000/3600 metrov/sekundo = 20 m/s
Hitrost zvoka (v) = 340 m/s
Vprašanje: Primerjava frekvenc, ki jih slišijo motoristi pri približevanju in oddaljevanju od reševalnega vozila
Odgovor:
Formula Dopplerjevega efekta:
Frekvenca, ki jo sliši motorist, ko se približuje reševalnemu vozilu
Oba sta v nasprotnih smereh , tako da se motor približuje reševalnemu vozilu, ko se približuje drug drugemu. vp je pozitiven, če se poslušalec približuje viru zvoka, vs pa negativen, če se vir zvoka približuje poslušalcu.
Frekvenca, ki jo slišijo motoristi, ko se oddaljujejo od reševalnega vozila
Oba sta v nasprotnih smereh , tako da se motor, ko se oddaljuje od reševalnega vozila, oddaljujeta drug od drugega. vp je negativen, če se poslušalec oddaljuje od vira zvoka, vs pa pozitiven, če se vir zvoka oddaljuje od poslušalca.
Primerjava frekvenc, ki jih slišijo motoristi pri približevanju in oddaljevanju od reševalnega vozila.
Pravilen odgovor je D.
Intenzivnost zvoka
7. Poglejte naslednjo sliko!
Če je točka P vir zvoka, ki seva v vse smeri, potem je razmerje med jakostmi zvoka v točkah S, R in Q ...
A. 16 : 25 : 100
B. 16: 50: 200
C. 32: 50: 100
D. 36: 25: 100
E. 72 : 25 : 200
Razprava
Znano je, da:
Razdalja točke Q od vira zvoka (rQ) = 3 meter
Razdalja točke R od vira zvoka (r R ) = 6 metrov
Razdalja točke S od vira zvoka (rS ) = 5 metrov
Intenzivnost zvoka v točki Q = I Q
Intenzivnost zvoka v točki R = I R
Intenzivnost zvoka v točki S = I S
Vprašanje: Primerjava jakosti zvoka v točkah S, R in Q ( IS : I R : IQ )
Odgovor:
Intenzivnost zvoka v točki S:
Intenzivnost zvoka v točki R:
Intenzivnost zvoka v točki S:
Primerjava jakosti zvoka v točkah S, R in Q:
Pravilen odgovor je D.
8. Zvočni valovi se od vira enakomerno širijo v vse smeri. Točka A je od vira zvoka oddaljena P, točka B je od vira zvoka oddaljena 2P, točka C pa 4P. Razmerje med jakostmi zvoka, ki jih sprejemajo A, B in C, je…
A. 16 : 4 : 1
B. 4: 2: 1
C. 4: 1: 16
D. 1: 2: 4
E. 1 : 4 : 16
Razprava
Znano je, da:
Razdalja točke A od vira zvoka (r A ) = P
Razdalja točke B od vira zvoka (r B ) = 2P
Razdalja točke C od vira zvoka (r C ) = 4P
Intenzivnost zvoka v točki A = I A
Intenzivnost zvoka v točki B = I B
Intenzivnost zvoka v točki C = IC
Vprašanje: Primerjava jakosti zvoka v točkah A, B in C ( IA : IB : IC )
Odgovor:
Jakost zvoka v točki A:
Jakost zvoka v točki B:
Intenzivnost zvoka v točki C:
Primerjava jakosti zvoka v točkah A, B in C:
Pravilen odgovor je A.
9. Dopplerjev učinek
Naslednja slika prikazuje policijski avto, ki lovi motoriziranega kriminalca:
Policijski avtomobil s sireno s frekvenco 9,30 Hz zasleduje motor kriminalca, ki beži s hitrostjo 72 km/h -1 . Policijski avtomobil pospeši na 108 km/h -1 , da bi dohitel kriminalca. Če je hitrost zvoka v zraku 340 m/s -1 , potem je frekvenca zvoka sirene, ki jo sliši kriminalec na motorju ...
A. 850 Hz
B. 900 Hz
Cca 960 Hz
D. 1.020 Hz
E. 1.200 Hz
Razprava
Pravila za podpisovanje:
v je vedno pozitiven
v p je pozitiven, če se poslušalec približa viru zvoka
v p je negativen, če se poslušalec odmakne od vira zvoka.
v s je pozitiven, če je vir zvoka obrnjen stran od poslušalca.
v s je negativen, če se vir zvoka približuje poslušalcu.
v p = 0, če je poslušalec tiho
v s = 0, če je vir zvoka tih
Znano je, da:
Frekvenca zvočnega vira (f) = 9 30 Hz
Hitrost poslušalca (vp ) = 72 km/h -1 = 72 (1000 metrov) / 3600 (sekund) = 72.000/3600 metrov/sekundo = 20 m/s = -20 ms -1 (negativno, ker se kriminalec oddaljuje od policije)
Hitrost vira zvoka (v s ) = 108 km/h -1 = 108 (1000 metrov) / 3600 (sekund) = 108.000/3600 metrov/sekundo = 30 m/s = -30 ms -1 (negativno, ker se policija približuje kriminalcu)
Hitrost zvoka (v) = 340 ms -1
Iskana frekvenca: frekvenca zvoka, ki jo sliši poslušalec (f')
Odgovor:
Formula Dopplerjevega efekta:
Pravilen odgovor je C.
Raven jakosti zvoka
10. V dvorani se 100 učencev uči peti. Če je jakost zvoka enega učenca med petjem 40 dB (predpostavimo, da je za vsakega otroka enaka), potem je jakost zvoka, ki nastane v dvorani… (I o = 10 -12 Wm -2 )
A. 10⁻⁴ Wm⁻²
B. 10⁻⁶ Wm⁻²
C. 10⁻⁶ Wm⁻²
D. 10⁻⁷ Wm⁻²
E. 10⁻⁶ Wm⁻²
Razprava
Znano je, da:
Raven intenzivnosti enega učenca (TI ) = 40 dB
Prag jakosti človeškega sluha (Io ) = 10⁻¹² W / m²
Število študentov (x) = 100
Vprašanje: Jakost zvoka 100 študentov
Odgovor:
Jakost zvoka 1 učenca:
Jakost zvoka 100 učenca:
I x = (x)(I)
Ix = (100)(10⁻⁴ ) = ( 10² )( 10⁻⁴ )
I x = 10⁻⁶ W/ m²
Pravilen odgovor je C.
11. Intenzivnost zvoka 100 enakih strojev je 10⁻⁷ W · m⁻² . Če je Io = 10⁻¹² W · m⁻² , potem je raven intenzivnosti zvoka stroja…
A. 70 dB
B. 60 dB
približno 50 dB
D. 40 dB
E. 30 dB
Razprava
Znano je, da:
Intenzivnost zvoka 100 strojev (I x ) = 10⁻⁷ W · m⁻²
Prag jakosti človeškega sluha (Io ) = 10⁻¹² W / m²
Število strojev (x) = 100 = 10²
Vprašanje: Raven hrupa stroja (TI)
Odgovor:
Intenzivnost zvoka 1 stroja:
I x = (x)(I)
10 -7 = (10 2 )( I )
I = 10⁻⁷ / 10² = ( 10⁻⁷ )( 10⁻² ) = 10⁻⁷
Raven hrupa stroja (TI):
Pravilen odgovor je E.
12. Splošne lastnosti valov so naslednje:
(1) se ne more širiti v vakuumu
(2) se širi neposredno v različnih medijih
(3) doživljanje refleksije
(4) pri čemer se pojavlja difrakcija
(5) doživljanje motenj
Iz zgornjih lastnosti valov je razvidno, da značilnostim svetlobnih valov ustreza ...
Samo (1) in (2)
B. Samo (3) in (4)
C. (2), (3) in (4)
D. (3), (4) in (5)
E. (1), (3), (4) in (5)
Razprava
(1) Svetlobni valovi so elektromagnetni valovi, ki ne potrebujejo medija za širjenje. Ker ne potrebujejo medija za širjenje, se elektromagnetni valovi lahko širijo v vakuumu.
(2) Ko svetlobni valovi, ki se širijo v drugem mediju, vstopijo v nov medij, se ti svetlobni valovi lomijo. Lom svetlobe je upogibanje smeri širjenja svetlobnih valov. Lom nastane zaradi razlike v hitrosti svetlobnih valov v vsakem od različnih medijev.
(3) Poleg loma svetlobe se svetlobni valovi tudi odbijajo. Odboj svetlobe od ravnega ogledala je primer pojava odboja svetlobe. Odboj svetlobe od ravnega ogledala omogoča uporabo ravnih ogledal kot pripomočkov za ličenje.
(4) Difrakcija se ne pojavlja le pri elektromagnetnih valovih, kot so svetlobni valovi, temveč tudi pri mehanskih valovih, kot so vodni valovi in zvočni valovi.
(5) Poleg elektromagnetnih valov, kot so svetlobni valovi, motnje doživljajo tudi mehanski valovi, kot so vodni valovi, valovi vrvi ali zvočni valovi.
Pravilen odgovor je D.
13. Bodite pozorni na naslednje lastnosti valov!
(1) pri čemer se pojavlja difrakcija
(2) doživljanje refleksije
(3) se ne more širiti v vakuumu
(4) lahko doživi polarizacijo
(5) se premika naravnost pri prehodu skozi dva različna medija
Iz zgornjih lastnosti valov, ki ustrezajo značilnostim zvočnih valov, so ...
A. (1), (2) in (3)
B. (1), (2) in (4)
C. (1), (3) in (4)
D. (2), (3) in (4)
E. (3), (4) in (5)
Razprava
(1) Difrakcija se ne pojavlja le pri elektromagnetnih valovih, kot so svetlobni valovi, temveč tudi pri mehanskih valovih, kot so zvočni valovi.
(2) Odboj ali odbijanje se pojavlja pri elektromagnetnih valovih, kot so svetlobni valovi, in mehanskih valovih, kot so zvočni valovi ali vodni valovi. Primer odboja zvočnih valov je odmev.
(3) Zvočni valovi so mehanski valovi. Mehanski valovi so valovi, ki za širjenje potrebujejo medij za širjenje. Če medija ni, na primer v vakuumu, se zvočni valovi ne morejo širiti.
(4) Polarizacijo doživljajo prečni valovi, kot so vrvni valovi, valovi na vodni površini in elektromagnetni valovi, kot so svetlobni valovi. Zvočni valovi so vzdolžni valovi in zato ne morejo biti polarizirani.
(5) Pri širjenju iz enega medija v drugega se zvočni valovi lomijo oziroma spreminjajo smer širjenja. Do loma pride, ko val začne vstopati v drug medij.
Pravilen odgovor je A.
Vir vprašanja:
Vprašanja iz fizike za nacionalni izpit za višjo srednjo šolo/poklicno srednjo šolo
