Ljudvågsformel

Exempelfrågor och ljudvågsformler

Ljudintensitet

1. Intensitetsnivån för ett ljud anger det logaritmiska värdet av….

1. Jämförelsen mellan effekten på en plats och effekten som produceras av en ljudkälla
2. Ljudets intensitet per ytenhet
3. Intensiteten hos ett ljud på ett visst avstånd från dess källa
4. Jämförelsen mellan ett ljuds intensitet och den mänskliga hörtröskelns intensitet

Diskussion

Formel för ljudintensitetsnivå:
Formelbeskrivning: TI = intensitetsnivå, I = ljudets intensitet, I_o = tröskelintensitet för mänsklig hörsel = 10^-12 W / m²
Baserat på formeln ovan kan man dra slutsatsen att ett ljuds intensitetsnivå anger det logaritmiska värdet av jämförelsen mellan ljudets intensitet och intensiteten hos den mänskliga hörtröskeln.
Det rätta svaret är D.

2. Ljudets intensitet är 6 x 10⁻⁶ ^W /cm² ^. Om intensitetsnivån sedan ökas med 10 dB blir intensiteten….

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

Diskussion
Det är känt att:
Intensitet (I) = 6 x 10^-6 W / cm²
Tröskelintensitet (I_o) = 10^-12 W / m² = 10^-12 V/10⁴ cm² = 10^-16 W / cm²
Frågade: Om TI ökas med 10 dB blir I….
Jawab:
Ökning av ljudintensitet med 10 W/m²² = 10^-3 W / cm² motsvarande en ökning av ljudintensitetsnivån med 10 dB.² W / m² = 10^-2 W / cm² motsvarande att öka ljudintensitetsnivån med 20 dB. Och så vidare.

Om intensitetsnivån sedan ökas med 10 dB, ökar intensiteten med 10^-3 W / cm²Så intensiteten blir (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.
Det finns inget rätt svar.

Ljudvågsresonans

3. Titta på följande bild!
Efter att stämgaffel A vibrerat av slagröret vibrerar även stämgaffel B. Detta inträffar eftersom…

1. Stämgaffel A har samma amplitud som stämgaffel B
2. Båda stämgafflarna använder samma resonanslåda.
3. Stämgaffel B har samma frekvens som stämgaffel A
4. Färgen på ljudet som produceras av båda stämgafflarna är densamma.

Diskussion
Efter att ha vibrerats av vibratorn vibrerar stämgaffel A luften runt sig så att luften också vibrerar med samma frekvens. Luften vibrerar sedan stämgaffel B. Stämgaffel B vibrerar i princip också med sin egenfrekvens, men dess vibrationsamplitud är mycket liten och dess vibration kan inte ses med ögat. Eftersom egenfrekvensen för stämgaffel B är densamma som luftens vibrationsfrekvens och stämgaffel A:s frekvens, ökar luftmolekylerna vibrationsamplituden för stämgaffel B. Stämgaffel B verkar vibrera eftersom dess vibrationsamplitud kan ses med ögat.
Det rätta svaret är C.

4. Ett resonansrör producerar ett högt brummande ljud för första gången när luftpelarens längd är 17 cm och ett högt brummande ljud för andra gången när luftpelarens längd är 51 cm. Om stämgaffelns frekvens är 500 Hz. Luftens utbredningshastighet i röret är….

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

Diskussion
Resonansrörets form är att ena änden är öppen och den andra änden är stängd, så att avståndet mellan vertex- respektive antinodpunkterna = minsta rörlängd = ¼ λ = λ/4.
Formel för längden på en cylinder:
Avståndet mellan nodpunkterna och antinoderna i resonansrör med öppna och slutna ändar är uppfyllt när n är ett udda tal.   
 
Våglängd för n₁ = 1 och L = 0,17 meter:
Våglängd för n₂ = 3 och L = 0,51 meter:
Det rätta svaret är C.

Ljudvågornas hastighet

5. För att mäta havsdjupet sänder ett fartyg ultraljudsvågor mot havsbotten. De reflekterade vågorna tas emot av en detektor på fartyget 12 sekunder senare. Om ultraljudsvågornas hastighet i vatten är 1200 m/s kan havsdjupet dras till….

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

Diskussion
Det är känt att:
Den reflekterade vågen tas emot av detektorn på fartyget på 12 sekunder. Så 12 sekunder är tur- och returtiden.
Tidsintervall (t) = 12 sekunder / 2 = 6 sekunder
Ultraljudsvågornas hastighet i vatten (v) = 1200 m/s
Frågade: Havsdjup (s)
Jawab:
Havsdjup (s):
s = volt
s = (1200 meter/sekund)(6 sekunder) = 7200 meter = 7,2 kilometer
Det rätta svaret är A.

6. Ett åskknall hörs 8 sekunder efter att en blixt syns. Om ljusets hastighet är 3 x 108 ^m /s och ljudets hastighet i luft är 340 m/s, kan avståndet mellan blixtkällan och lyssnaren uppskattas till…

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

Diskussion
Det är känt att:
Tidsintervall (t) för ljudrörelse = 8 sekunder
Ljusets hastighet (v ljus) = 3 x 10⁸ meter/sekund
Ljudets hastighet i luft (v ljud) = 340 meter/sekund
Frågade: Avståndet mellan blixtkällan och lyssnaren
Jawab:
Ljusets hastighet är så hög att blixtens uppkomst och blixtens uppkomst kan anses inträffa samtidigt.
Avstånd från blixtkälla till lyssnare:
s = vt = (340 meter/sekund)(8 sekunder) = 2720 meter = 2,72 km
Det rätta svaret är B.

7. På en viss plats hör en observatör ett åskknall 16,2 sekunder efter att blixten uppträtt. Om ljusets hastighet i luft är 3 x 10^ ⁸ m/s och ljudets hastighet i luft vid den tidpunkten är 343 m/s, då är det uppskattade avståndet mellan blixtens plats och observatören ungefär….

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

Diskussion
Det är känt att:
Tidsintervall (t) för ljudrörelse = 16,2 sekunder
Ljusets hastighet (v ljus) = 3 x 10⁸ meter/sekund
Ljudets hastighet i luft (v ljud) = 343 meter/sekund
Frågade: Avståndet mellan blixtnedslagsplatsen och observatören
Jawab:
Ljusets hastighet är så hög att blixtens uppkomst och blixtens uppkomst kan anses inträffa samtidigt.
Avstånd från blixtkälla till lyssnare:
s = vt = (343 meter/sekund)(16,2 sekunder) = 5556,6 meter = 5,5 km
Det rätta svaret är A.

Ljudvågsfrekvens

8. C-tonen som produceras av en gitarrsträng och C-tonen som produceras av ett piano har likheter i det att…

1. ljudfrekvens
2. ljudfärg
3. ljudamplitud
4. ljudintensitet

Diskussion
C-tonen på en gitarrsträng och C-tonen på ett piano har likheter när det gäller ljudfrekvens eller tonhöjd.
Det rätta svaret är A.

Utbredning av ljudvågor

9. Under dagen har luften närmare marken en högre temperatur än luften längre bort från marken. På natten sker det motsatta; luften närmare marken har en lägre temperatur än luften längre bort från marken. Därför…

1. Under dagen färdas ljud mer uppåt än horisontellt
2. På natten färdas ljudet mer uppåt än horisontellt
3. Dag som natt färdas ljud i alla riktningar.
4. Dag och natt färdas ljud mer horisontellt än uppåt

Diskussion
Under dagen har luft närmare marken en högre temperatur än luft längre bort från marken. Med andra ord, under dagen är luft närmare marken varmare än luft längre bort från marken. Varmare luft har lägre densitet, så den rör sig lättare uppåt. Därför rör sig luften mer uppåt under dagen. Ljud färdas genom luften, och ljud färdas i alla riktningar. Men eftersom luften rör sig mer uppåt under dagen, färdas ljudet också mer uppåt.

Omvänt rör sig luften inte uppåt lika mycket på natten, så ljud färdas inte lika mycket uppåt. Det är därför avlägsna ljud kan höras på natten, medan avlägsna ljud är svåra att höra under dagen.
Det rätta svaret är A.