สูตรคลื่นเสียง

ตัวอย่างคำถามและสูตรคลื่นเสียง

ความดังของเสียง

1. ระดับความเข้มของเสียงบ่งบอกถึงค่าลอการิทึมของ…

  1. การเปรียบเทียบระหว่างพลังงานในสถานที่หนึ่งกับพลังงานที่เกิดจากแหล่งกำเนิดเสียง
  2. ความเข้มของเสียงต่อหน่วยพื้นที่
  3. ความเข้มของเสียงที่ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงในระดับหนึ่ง
  4. การเปรียบเทียบระหว่างความเข้มของเสียงและความเข้มของขีดจำกัดการได้ยินของมนุษย์

การอภิปราย

สูตรคำนวณระดับความเข้มเสียง:
การอภิปรายเกี่ยวกับการสอบวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นแห่งชาติ ระดับอำเภอ/เมือง – คลื่นเสียง 1คำอธิบายสูตร: TI = ระดับความเข้ม, I = ความเข้มของเสียง, Io = ระดับความแรงของการได้ยินของมนุษย์ = 10-12 W / m2
จากสูตรข้างต้น สามารถสรุปได้ว่า ระดับความเข้มของเสียงแสดงถึงค่าลอการิทึมของการเปรียบเทียบระหว่างความเข้มของเสียงและความเข้มของขีดจำกัดการได้ยินของมนุษย์
คำตอบที่ถูกต้องคือ D.

2. ความเข้มของเสียงมีค่าเท่ากับ 6 x 10⁻⁶ W /cm² ถ้าความเข้มของเสียงเพิ่มขึ้นอีก 10 dB ความเข้มของเสียงจะกลายเป็น…

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

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ความเข้ม (I) = 6 x 10-6 W / ซม.2
ความเข้มของเกณฑ์ (I)o) = 10-12 W / m2 = 10-12 ดับเบิลยู 104 cm2 = 10-16 W / ซม.2
ถาม: ถ้าค่า TI เพิ่มขึ้น 10 dB ค่า I จะกลายเป็น….
คำตอบ :
ความเข้มเสียงเพิ่มขึ้น 10 วัตต์/เมตร2 = 10-3 W / ซม.2 เทียบเท่ากับการเพิ่มระดับความเข้มเสียงขึ้น 10 เดซิเบล2 W / m2 = 10-2 W / ซม.2 เทียบเท่ากับการเพิ่มระดับความเข้มเสียงขึ้น 20 เดซิเบล เป็นต้น

ถ้าเพิ่มระดับความเข้มขึ้นอีก 10 dB ความเข้มก็จะเพิ่มขึ้น 10-3 W / ซม.2ดังนั้นความเข้มจึงกลายเป็น (6 x 10-6 W / ซม.2) + (10-4 W / ซม.2) = (6 x 10-6 W / ซม.2) + (100 x 10-6 W / ซม.2) = 100 x 10-6 W / ซม.2.
ไม่มีคำตอบที่ถูกต้องตายตัว

การสั่นพ้องของคลื่นเสียง

3. ดูภาพต่อไปนี้สิ!
การอภิปรายเกี่ยวกับการสอบวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นแห่งชาติ ระดับอำเภอ/เมือง – คลื่นเสียง 2หลังจากที่ส้อมเสียง A สั่นด้วยไม้ตี ส้อมเสียง B ก็จะสั่นด้วย เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเพราะ…

  1. ส้อมเสียง A มีแอมพลิจูดเท่ากับส้อมเสียง B
  2. ส้อมเสียงทั้งสองอันใช้กล่องเสียงสะท้อนแบบเดียวกัน
  3. ส้อมเสียง B มีความถี่เดียวกับส้อมเสียง A
  4. สีของเสียงที่เกิดจากส้อมเสียงทั้งสองอันนั้นเหมือนกัน

การอภิปราย
หลังจากที่ส้อมเสียง A ถูกตีด้วยไม้ตี ส้อมเสียง A จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนในอากาศรอบๆ จนอากาศสั่นด้วยความถี่เดียวกัน จากนั้นอากาศก็จะสั่นส้อมเสียง B ส้อมเสียง B ก็สั่นด้วยความถี่ธรรมชาติของมันเช่นกัน แต่แอมพลิจูดการสั่นนั้นน้อยมากจนมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เนื่องจากความถี่ธรรมชาติของส้อมเสียง B เท่ากับความถี่การสั่นของอากาศและความถี่ของส้อมเสียง A โมเลกุลของอากาศจึงเพิ่มแอมพลิจูดการสั่นของส้อมเสียง B ส้อมเสียง B จึงดูเหมือนสั่นเพราะสามารถมองเห็นแอมพลิจูดการสั่นได้ด้วยตาเปล่า
คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

4. ท่อเรโซแนนซ์ส่งเสียงหึ่งดังเป็นครั้งแรกเมื่อความยาวของคอลัมน์อากาศเท่ากับ 17 ซม. และส่งเสียงหึ่งดังเป็นครั้งที่สองเมื่อความยาวของคอลัมน์อากาศเท่ากับ 51 ซม. ถ้าความถี่ของส้อมเสียงที่ใช้คือ 500 เฮิรตซ์ ความเร็วของการแพร่กระจายของอากาศในท่อคือ…

  1. 138 ม./วินาที
  2. 230 ม./วินาที
  3. 340 ม./วินาที
  4. 461 ม./วินาที

การอภิปราย
รูปทรงของท่อเรโซแนนซ์คือปลายด้านหนึ่งเปิดและปลายอีกด้านหนึ่งปิด โดยที่ระยะห่างระหว่างจุดยอดและจุดปฏิโนดจะเท่ากับความยาวท่อขั้นต่ำ = ¼ λ = λ/4
สูตรสำหรับหาความยาวของทรงกระบอก:
การอภิปรายเกี่ยวกับการสอบวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นแห่งชาติ ระดับอำเภอ/เมือง – คลื่นเสียง 3ระยะห่างระหว่างจุดบัพและจุดปฏิบัพในท่อเรโซแนนซ์แบบปลายเปิดและปลายปิดจะเป็นไปตามเงื่อนไขเมื่อ n เป็นจำนวนคี่   
 
ความยาวคลื่นสำหรับ n1 = 1 และ L = 0,17 เมตร :
การอภิปรายเกี่ยวกับการสอบวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นแห่งชาติ ระดับอำเภอ/เมือง – คลื่นเสียง 4ความยาวคลื่นสำหรับ n2 = 3 และ L = 0,51 เมตร :
การอภิปรายเกี่ยวกับการสอบวิชาฟิสิกส์ระดับมัธยมต้นแห่งชาติ ระดับอำเภอ/เมือง – คลื่นเสียง 5คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

ความเร็วของคลื่นเสียง

5. ในการวัดความลึกของมหาสมุทร เรือจะปล่อยคลื่นอัลตราโซนิกลงไปยังพื้นทะเล คลื่นสะท้อนจะถูกรับโดยเครื่องตรวจจับบนเรือในอีก 12 วินาทีต่อมา หากความเร็วของคลื่นอัลตราโซนิกในน้ำคือ 1200 เมตร/วินาที จะสามารถสรุปได้ว่าความลึกของมหาสมุทรคือ…

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

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
คลื่นสะท้อนจะถูกส่งไปยังตัวตรวจจับบนเรือในเวลา 12 วินาที ดังนั้น 12 วินาทีจึงเป็นเวลาเดินทางไปกลับ
ช่วงเวลา (t) = 12 วินาที / 2 = 6 วินาที
ความเร็วของคลื่นอัลตราโซนิกในน้ำ (v) = 1200 เมตร/วินาที
ถาม: ความลึกของทะเล
คำตอบ :
ความลึกของทะเล :
s = vt
s = (1200 เมตร/วินาที)(6 วินาที) = 7200 เมตร = 7,2 กิโลเมตร
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

6. ได้ยินเสียงฟ้าร้อง 8 วินาทีหลังจากเห็นแสงวาบ ถ้าความเร็วแสงคือ 3 x 10⁸ เมตร /วินาที และความเร็วเสียงในอากาศคือ 340 เมตร/วินาที ระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดฟ้าผ่ากับผู้ฟังสามารถประมาณได้ว่าคือ…

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

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ช่วงเวลา (t) ของการเคลื่อนที่ของเสียง = 8 วินาที
ความเร็วแสง (v light) = 3 x 108 เมตร/วินาที
ความเร็วเสียงในอากาศ (v เสียง) = 340 เมตร/วินาที
ถาม: ระยะห่างระหว่างแหล่งกำเนิดฟ้าผ่ากับผู้ฟัง
คำตอบ :
ความเร็วของแสงนั้นสูงมากจนการเกิดฟ้าผ่าและการปรากฏตัวของฟ้าผ่าสามารถถือได้ว่าเกิดขึ้นพร้อมกัน
ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดฟ้าผ่าถึงผู้ฟัง:
s = vt = (340 เมตร/วินาที)(8 วินาที) = 2720 เมตร = 2,72 กิโลเมตร
คำตอบที่ถูกต้องคือ B.

7. ณ สถานที่แห่งหนึ่ง ผู้สังเกตการณ์ได้ยินเสียงฟ้าร้อง 16,2 วินาทีหลังจากฟ้าผ่า หากความเร็วแสงในอากาศคือ 3 x 10⁸ เมตร /วินาที และความเร็วเสียงในอากาศ ณ เวลานั้นคือ 343 เมตร/วินาที ระยะทางโดยประมาณระหว่างตำแหน่งที่เกิดฟ้าผ่ากับผู้สังเกตการณ์คือ…

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

การอภิปราย
เป็นที่ทราบกันว่า:
ช่วงเวลา (t) ของการเคลื่อนที่ของเสียง = 16,2 วินาที
ความเร็วแสง (v light) = 3 x 108 เมตร/วินาที
ความเร็วเสียงในอากาศ (v เสียง) = 343 เมตร/วินาที
ถาม: ระยะห่างระหว่างจุดเกิดฟ้าผ่ากับผู้สังเกตการณ์
คำตอบ :
ความเร็วของแสงนั้นสูงมากจนการเกิดฟ้าผ่าและการปรากฏตัวของฟ้าผ่าสามารถถือได้ว่าเกิดขึ้นพร้อมกัน
ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดฟ้าผ่าถึงผู้ฟัง:
s = vt = (343 เมตร/วินาที)(16,2 วินาที) = 5556,6 เมตร = 5,5 กิโลเมตร
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

ความถี่ของคลื่นเสียง

8. เสียงโน้ต C ที่เกิดจากสายกีตาร์และเสียงโน้ต C ที่เกิดจากเปียโนมีความคล้ายคลึงกันในแง่ที่ว่า…

  1. ความถี่เสียง
  2. สีเสียง
  3. ความดังเสียง
  4. ความเข้มเสียง

การอภิปราย
เสียงโน้ต C ของสายกีตาร์และเสียงโน้ต C ของเปียโนมีความคล้ายคลึงกันในแง่ของความถี่เสียงหรือระดับเสียง
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

การแพร่กระจายของคลื่นเสียง

9. ในเวลากลางวัน อากาศที่อยู่ใกล้พื้นดินจะมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศที่อยู่ไกลจากพื้นดิน ส่วนในเวลากลางคืนจะตรงกันข้าม คืออากาศที่อยู่ใกล้พื้นดินจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าอากาศที่อยู่ไกลจากพื้นดิน ดังนั้น…

  1. ในระหว่างวัน เสียงจะเดินทางขึ้นด้านบนมากกว่าในแนวนอน
  2. ในเวลากลางคืน เสียงจะเดินทางขึ้นด้านบนมากกว่าเดินทางในแนวนอน
  3. ไม่ว่ากลางวันหรือกลางคืน เสียงก็เดินทางไปได้ทุกทิศทาง
  4. ทั้งกลางวันและกลางคืน เสียงเดินทางในแนวนอนมากกว่าในแนวตั้ง

การอภิปราย
ในระหว่างวัน อากาศที่อยู่ใกล้พื้นดินจะมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศที่อยู่ไกลจากพื้นดิน กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ในระหว่างวัน อากาศที่อยู่ใกล้พื้นดินจะร้อนกว่าอากาศที่อยู่ไกลจากพื้นดิน อากาศที่ร้อนกว่ามีความหนาแน่นต่ำกว่า จึงเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนได้ง่ายกว่า ดังนั้น ในระหว่างวัน อากาศจึงเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนมากกว่า เสียงเดินทางผ่านอากาศ และเสียงเดินทางไปในทุกทิศทาง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากอากาศเคลื่อนที่ขึ้นด้านบนมากกว่าในระหว่างวัน เสียงจึงเดินทางขึ้นด้านบนมากกว่าเช่นกัน

ในทางกลับกัน ในเวลากลางคืน อากาศจะไม่เคลื่อนที่ขึ้นด้านบนมากนัก ดังนั้นเสียงจึงเดินทางขึ้นด้านบนได้ไม่มากเท่า นี่คือเหตุผลว่าทำไมเราจึงได้ยินเสียงจากระยะไกลในเวลากลางคืน ในขณะที่เสียงจากระยะไกลนั้นยากที่จะได้ยินในเวลากลางวัน
คำตอบที่ถูกต้องคือ A.

 

พิมพ์ง่าย PDF & Email

แสดงความคิดเห็น