Maswali ya Mfano wa Mawimbi ya Sauti

Mifano 16 ya maswali ya Mawimbi ya Sauti

1. Mtazamaji katika mbio za magari husikia sauti tofauti (mngurumo wa magari) magari yanapokaribia na kurudi nyuma. Gari la kawaida la mbio hutoa sauti kwa 800 Hz. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni 340 m/s,^-1 na kasi ya gari ni 20 ms^-1, kisha masafa yanayosikika wakati gari linapokaribia ni….
A. 805 Hz

B. 810 Hz

C. 815 Hz

D. 850 Hz

E. 875 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

v _s = -20 m/s (hasi kwa sababu gari linasogea mbali na msikilizaji)

v _p = 0 (msikilizaji yuko kimya kwa sababu anaangalia)

f = 800 Hz

v = 340 m/s

Aliuliza: Unasikia masafa gani ya sauti?

Jibu:

Jibu sahihi ni D.

2. Mtu husogea kwa kasi ya 10 m/s ⁻¹ kuelekea chanzo cha sauti kisichobadilika chenye masafa ya 680 Hz. Baada ya kufikia chanzo cha sauti, mtu husogea mbali na chanzo cha sauti kwa kasi ile ile. Ikiwa kasi ya chanzo cha sauti hewani ni 340 m/s ⁻¹ , basi uwiano wa masafa mawili yanayosikika wakati wa kusogea kuelekea chanzo hadi wakati wa kusogea mbali na chanzo ni...

A. 33/34

B. 33/35

C. 34/35

D. 35/33

E. 35/34

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

v = 340 m/s

v _p = 10 m/s

v _s = 0

f = 680 Hz

Swali: Je, uwiano wa masafa ya sauti ni upi wakati msikilizaji anapokaribia chanzo huku msikilizaji akihama kutoka chanzo?

Jibu:

Msikilizaji anaondoka kwenye chanzo:

Ulinganisho wa masafa yanayosikika:

700: 660 = 70: 66 = 35: 33

Jibu sahihi ni D.

3. Treni ya treni inayosafiri kwa kasi ya kilomita 72/h inakaribia kivuko cha treni huku ikipiga filimbi yenye masafa ya 1600 Hz. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni 340 ms-1, basi masafa ya filimbi inayosikika na mlinzi wa kivuko cha treni ni ….

A. 3600 Hz

B. 3400 Hz

C. 1800 Hz

D. 1700Hz

E. 1400Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

Kasi ya chanzo cha sauti (vs _s ) = 72 km/h = 20 m/s (ikilinganishwa na njia ya kupitisha sauti)

Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 1600 Hz

Kasi ya sauti hewani (v) = 340 m/s

Kasi ya msikilizaji (v _p ) = 0 (sifuri kwa sababu msikilizaji hasogei)

Aliuliza: masafa ya sauti yanayosikika na mlinzi (f')?

Jibu:

Jibu sahihi ni D.

4. Lori la zimamoto linasonga kwa kasi ya 20 ms ^-1 huku likitoa king'ora chake kwa masafa ya 400 Hz (kasi ya sauti hewani ni 300 ms ^-1 ). Ikiwa lori la zimamoto litaondoka kutoka kwa mtu aliyesimama kando ya barabara, mtu huyo atasikia king'ora kwa masafa ya….

A. 375 Hz

B. 575 Hz

C. 600 Hz

D. 620 Hz

E. 725 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

v _s = 20 m/s (chanya kwa sababu gari linaondoka kutoka kwa msikilizaji)

v _p = 0 (msikilizaji kimya kando ya barabara)

f = 400 Hz

v = 300 m/s

Aliuliza: Unasikia masafa gani ya sauti?

Jibu:

Jibu sahihi ni A.

5. Kipaza sauti kutoka kwenye mnara wa onyo hutoa sauti kwa masafa ya 670 Hz. Gari linakaribia mnara kwa kasi ya kilomita 90/h. Ikiwa kasi ya sauti hewani wakati huo ni mita 335/s, basi masafa ya sauti kutoka kwa kipaza sauti kinachosikika na dereva wa gari ni…

A. 900 Hz

B. 840 Hz

C. 800 Hz

D. 750 Hz

E. 720 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

f = 670 Hz

v _s = 0 (mnara uliopumzika)

v _p = 90 km/h = 25 m/s (chanya kwa sababu msikilizaji anakaribia chanzo cha sauti)

v = 335 m/s

Swali: Je, ni masafa gani ya sauti inayosikika na dereva (f')?

Jibu:

Jibu sahihi ni E.

6. Dini alikuwa kwenye treni iliyosimama A. Treni nyingine (B) inaelekea A kwa kasi ya 2 ms^-1 huku ukipiga filimbi yenye masafa ya 676 Hz. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni 340 ms^-1, kisha masafa ya filimbi ya treni B ambayo Dini alisikia yalikuwa….
A. 680 Hz

B. 676 Hz

C. 660 Hz

D. 656 Hz

E. 640 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba:

v _s = -2 m/s (treni hasi B inakaribia Dini na treni A

v _p = 0 (Dini yuko kwenye treni iliyosimama)

f = 676 Hz

v = 340 m/s

Aliuliza: Dini alisikia masafa gani ya treni B?

Jibu:

Jibu sahihi ni A.

7. Mchezaji wa soka anakimbia kwa kasi ya v _p kuelekea mwamuzi asiyesimama huku akipuliza filimbi yenye masafa ya f _s . Ikiwa kasi ya hewa katika eneo hilo ni v, basi masafa yanayosikika na mchezaji yanaundwa kama….

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

v _s = 0 (mwamuzi yuko kimya)

v _p = v _p (chanya kwa sababu inakaribia chanzo cha sauti)

f = _fs

v = v

Swali : Fomula ya masafa inayosikika na wachezaji wa soka ni ipi?

Jibu :

Jibu sahihi ni A.

8. Ambulensi A inasogea kwa kasi ya 0,25 v nyuma ya sedan B ambayo inasogea kwa kasi ya 0,2 v katika mwelekeo sawa na A. Wakati huo, ambulensi A inapiga king'ora chake kwa 1.000 Hz. Ikiwa kasi ya sauti ni v, masafa yanayosikika na dereva wa sedan B ni…

A. 1.500 Hz

B. 1.250 Hz

C. 1.111 Hz

D. 1.067 Hz

E. 1.000 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 1.000 Hz

Kasi ya chanzo cha sauti (vs _s ) = -0,25 v (ikilinganishwa na njia inayobeba sauti)

Kasi ya sauti (v) = v

Kasi ya msikilizaji (v _p ) = -0,2 v (ikilinganishwa na njia inayobeba sauti)

Inayohitajika : Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')

Jibu :

Fomula ya athari ya Doppler:

Jibu sahihi ni D.

9. Chanzo cha sauti chenye masafa ya 640 Hz husogea kuelekea kwa mwangalizi kwa kasi ya mita 20/s. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni mita 340/s na mwangalizi husogea mbali na chanzo cha sauti kwa kasi ya mita 10/s, basi masafa ya sauti yanayosikika na mwangalizi ni…

A. 600 Hz

B. 660 Hz

C. 900 Hz

D. 980 Hz

E. 1300 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 640 Hz

Kasi ya chanzo cha sauti (vs _s ) = -20 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia inayopitisha sauti)

Kasi ya sauti (v) = 340 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)

Kasi ya msikilizaji (v _p ) = -10 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)

Inayohitajika : Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')

Jibu :

Jibu sahihi ni B.

10. Chanzo cha sauti husogea kwa kasi ya mita 60/s na kumwacha mwangalizi nyuma yake akielekea upande uleule na chanzo cha sauti kwa kasi ya mita 10/s. Ikiwa kasi ya sauti hewani ni mita 340/s na masafa ya chanzo cha sauti ni 800 Hz, basi masafa ya sauti inayosikika na mwangalizi ni…

A. 700 Hz

B. 800 Hz

C. 940 Hz

D. 960 Hz

E. 1.120 Hz

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

Masafa ya chanzo cha sauti (f) = 800 Hz

Kasi ya chanzo cha sauti (vs _s ) = 60 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia inayopitisha sauti)

Kasi ya sauti (v) = 340 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)

Kasi ya msikilizaji (v _p ) = 10 m/s (ikilinganishwa na hewa kama njia ya kupitisha sauti)

Inayohitajika : Mara ambazo sauti husikika na msikilizaji (f')

Jibu :

Jibu sahihi ni A.

Kiwango cha Sauti

11. Kiwango cha sauti katika sehemu P, ambayo iko mita 3 kutoka chanzo cha sauti, ni wati 10 ^-4 /m2 ^. Pointi R ni mita 300 kutoka chanzo cha sauti. Ikiwa kiwango cha kizingiti I ₀ = wati 10 ^-12 /m2 ^, basi uwiano wa viwango vya kiwango cha sauti katika sehemu P na R ni…

A. 1: 2

B. 2: 1

C. 2: 3

D. 2: 4

M. 3: 4

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

Kiwango cha sauti katika sehemu P (IP ₎ = 10 ^-4 W/ ^m2

Umbali wa nukta P kutoka chanzo cha sauti (r _P ) = mita 3

Umbali wa nukta R kutoka chanzo cha sauti (r _R ) = mita 300

Kiwango cha kizingiti (Io ₎ = 10 ^-12 Wati/ ^m2

Swali : Ulinganisho wa viwango vya nguvu katika pointi P na R (TI _P : TI _R )

Jibu :

Fomula ya uhusiano kati ya kiwango na umbali :

I _p r _p ² = I _R r _R ²

Kiwango cha sauti katika 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

Kiwango cha sauti katika nukta R ni 10 ^-8 W/ ^m2.

Ulinganisho wa TI katika nukta P na R :

80 dB: 40 dB

2: 1

Jibu sahihi ni B.

12. Kiwango cha sauti katika sehemu A, ambayo iko mita 1 kutoka chanzo cha sauti, ni 10 ^-7 W/m2 ^. Sehemu B iko mita 100 kutoka chanzo cha sauti. Ikiwa kiwango cha kizingiti ni 10 ^-12 W/m2 ^, uwiano wa viwango vya kiwango cha sauti katika A na B ni…

A. 5: 3

B. 5: 1

C. 4: 5

D. 4: 3

M. 3: 1

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

Kiwango cha sauti katika nukta A (IA ₎ = 10 ^-7 W/ ^m2

Umbali wa nukta A kutoka chanzo cha sauti (r _A ) = mita 1

Umbali wa nukta B kutoka chanzo cha sauti (r _R ) = mita 100

Kiwango cha kizingiti (Io ₎ = 10 ^-12 Wati/ ^m2

Swali : Ulinganisho wa viwango vya nguvu katika nukta A na B (TI _A : TI _B )

Jibu :

Fomula ya uhusiano kati ya kiwango na umbali :

I _A r _A ² = I _B r _B ²

Ukali wa sauti katika sehemu B :

(10 ^-7 )(1 ² ) = (I _B )(100 ² )

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

1 x 10 ^-7 = (I _B )(1 x 10 ⁴ )

I _B = 10 ^-7 : 10 ⁴

I _B = 10 ^-11

Kiwango cha sauti katika nukta R ni 10 ^-11 W/ ^m2.

Ulinganisho wa TEHAMA katika nukta A na B :

50 dB: 10 dB

5: 1

Jibu sahihi ni B.

13. Pointi A na B zina umbali wa mita 800 na mita 400 mtawalia kutoka chanzo cha sauti. Ikiwa katika eneo A unasikia sauti yenye kiwango cha 10 ^-3 W/m ² , basi uwiano wa viwango vya kiwango katika pointi A na B ni... (logi 2 = 0,3 na I _o = 10 ^-12 W/m ² )

A. 11: 15

B. 15: 11

C. 15: 16

D. 16: 11

M. 16: 15

Majadiliano

Inajulikana kwamba :

Kiwango cha sauti katika nukta A (IA ₎ = 10 ^-3 W/ ^m2

Umbali wa nukta A kutoka chanzo cha sauti (r _A ) = mita 800

Umbali wa nukta B kutoka chanzo cha sauti (r _B ) = mita 400

Kiwango cha kizingiti (Io ₎ = 10 ^-12 Wati/ ^m2

Logi 2 = 0,3

Swali : Ulinganisho wa viwango vya nguvu katika nukta A na B (TI _A : TI _B )

Jibu :

Fomula ya uhusiano kati ya kiwango na umbali :

I _A r _A ² = I _B r _B ²

Ukali wa sauti katika sehemu B :

(10 ^-3 )(800 ² ) = (I _B )(400 ² )

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

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

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

I _B = 4 x 10 ^-3 : 1

I _B = 4 x 10 ^-3

Kiwango cha sauti katika nukta B ni 4 x 10 ^-3 W/ ^m2.

Uwiano wa TI katika pointi P na R ni:

90 dB: 96 dB

15: 16

Jibu sahihi ni C.

Viwango vya nguvu na ukali wa sauti

14. Jedwali la viwango vya nguvu kwa kila chanzo cha sauti.

Chanzo cha sauti	Kiwango cha Nguvu ya Sauti (TI)
Sauti ya ndege wakilia	80 dB
King'ora cha ambulensi	100 dB
Ngurumo (umeme)	160 dB

Injini ya gari hutoa kiwango cha nguvu ya sauti cha TI = 70 dB (Io ₌ 10 ⁻¹² Watt m ⁻² ). Ili sauti ya injini itoe kiwango cha nguvu sawa na sauti ya king'ora cha ambulensi, idadi ya injini za gari zinazohitajika ni….

Mashine ya A. 20.00
Mashine ya B. 30.00
Mashine za C. 100.0
D. Mashine 1.000
Mashine 3.000 za E.

Majadiliano
Inajulikana :
TI ya Gari = 70 dB
TI ya Gari la Wagonjwa la Ambulensi = 100 dB
I_o = 10^-12 Wati/m²
Aliuliza : Je, TEHAMA ya gari inapaswa kuwa sawa na TEHAMA ya gari la wagonjwa kwa injini ngapi za gari?
Jawab :

Ambulance TI = gari TI + 10 logi x
100 = 70 + 10 logi x
100 – 70 = logi 10 x
30 = logi 10 x
30/10 = logi x
3 = kumbukumbu x
Antilog 3 = x
10³ =x
1000 = x
Jibu sahihi ni D.

15. Chanzo cha sauti kina kiwango cha nguvu cha 60 dB (Io _{= wati} 10 ^{- 12} m - ² ). Wakati vyanzo 100 vya sauti sawa vinaposikika kwa wakati mmoja, kiwango cha nguvu cha sauti kinachotokana ni...

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

Majadiliano
Inajulikana :
TI = 60 dB
I_o = 10^-12 W / m²
x = 100
Aliuliza : Chanzo cha sauti cha TI 100?
Jawab :
Vyanzo vya sauti vya TI 100 = TI mashine 1 + logi 10 x
TI = 60 + 10 logi 100
TI = 60 + 10 logi 10²
TI = 60 + (2)(10)(logi 10)
TI = 60 + 20
TI = 80 dB
Jibu sahihi ni B.

Athari ya Doppler
16. Mchezaji wa soka anakimbia kwa kasi v_p kuelekea mwamuzi ambaye alikuwa kimya huku akipuliza filimbi kwa masafa ya f_sIkiwa kasi ya hewa katika eneo hilo ni v, basi masafa yanayosikika na mchezaji yanaundwa kama….

Majadiliano
Inajulikana :
v_s = 0 (mwamuzi kimya)
v_p =v_p (chanya kwa sababu iko karibu na chanzo cha sauti)
f = f_s
v = v
Aliuliza : ni fomula gani ya masafa inayosikika na wachezaji wa soka?
Jawab :

Jibu sahihi ni A.

Chanzo cha swali:

Maswali ya Fizikia ya Mtihani wa Kitaifa kwa Shule ya Upili ya Wazee/Shule ya Upili ya Ufundi