Zadania trudniejsze

Zadania trudniejsze

144.

Drut miedziany o promieniu 200 μm 200 μm ma długość 5,0 m. Poddano go naprężeniu 3000 N i lekko rozciągnięto. Został szarpnięty i wzdłuż niego rozszedł się impuls. Jaka jest prędkość rozchodzenia się impulsu? Załóż, że podane warunki są niezmienne: ρ = 8,96 g / c m 3 , Y = 1,1 ⋅ 10 11 N / m . ρ=8,96 g / c m 3 ,Y=1,1⋅ 10 11 N / m .

145.

Impuls biegnie wzdłuż osi x x i może być opisany funkcją falową y ( x , t ) = 4,00 m ⋅ e − ( x + ( 2,00 m / s ) ⋅ t 1,00 m ) 2 . y(x,t)=4,00 m ⋅ e − ( x + ( 2,00 m / s ) ⋅ t 1,00 m ) 2 . (a) Jakie są kierunek i prędkość impulsu (b) Jaką drogę fala przebiegnie w czasie 3,00 s? (c) Korzystając z arkusza kalkulacyjnego, narysuj wykres funkcji falowej w chwilach równych t = 0,00 s t = 0,00 s i t = 3,00 s t = 3,00 s . Sprawdź poprawność obliczeń w punkcie (b).

146.

Struna o liniowej gęstości masy μ = 0,0085 kg/m μ = 0,0085 kg/m jest podparta na obu końcach. Odważnik o masie 5,0 kg został przymocowany do struny, jak pokazano poniżej. Jeśli impuls wytworzono wzdłuż odcinka A A struny, to ile wynosi prędkość tego impulsu wzdłuż odcinka A A, a ile wzdłuż odcinka B B ?

Struna jest zamocowana na obu końcach. Punkt podparcia z lewej strony struny jest niżej niż punkt podparcia z prawej. W środkowym punkcie struny zawieszono odważnik o masie 5 kg. Odcinek struny pomiędzy lewym punktem podparcia a środkiem struny jest poziomy i oznaczony jako A. Odcinek struny między jej środkiem a prawym punktem podparcia jest oznaczony jako B. Biegnie on pod kątem 35 stopni do poziomu. Strzałki oznaczone jako F indeks dolny A i F indeks dolny B są przyłożone w środku struny i biegną odpowiednio w kierunku lewego i prawego punktu podparcia.
147.

Rozważ dwie funkcje falowe y 1 ( x , t ) = A sin ( k x − ω t ) y 1 ( x , t ) = A sin ( k x − ω t ) i y 2 ( x , t ) = A sin ( k x + ω t + ϕ ) y 2 ( x , t ) = A sin ( k x + ω t + ϕ ) . Podaj funkcję falową, która jest wynikiem interferencji tych dwóch fal. (Wskazówka: sin ( α ± β ) = sin α cos β ± cos α sin β sin ( α ± β ) = sin α cos β ± cos α sin β i ϕ = ϕ 2 + ϕ 2 ϕ = ϕ 2 + ϕ 2 .)

148.

Funkcja falowa, opisująca falę stojącą ma postać y R ( x , t ) = 6,00 cm sin ( 3,00 m −1 x + 1,20 rad ) y R ( x , t ) = 6,00 cm sin ( 3,00 m −1 x + 1,20 rad ) cos ( 6,00 s −1 t + 1,20 rad ) cos ( 6,00 s −1 t + 1,20 rad ) . Jakie są funkcje falowe fal, których interferencja prowadzi do powstania powyższej fali? Narysuj te dwie funkcje falowe i ich sumę dla chwili t = 1,00 s t = 1,00 s .

149.

Rozważ dwie funkcje falowe y 1 ( x , t ) = A sin ( k x − ω t ) y 1 ( x , t ) = A sin ( k x − ω t ) i y 2 ( x , t ) = A sin ( k x + ω t + ϕ ) y 2 ( x , t ) = A sin ( k x + ω t + ϕ ) . Funkcja falowa fali wypadkowej, która powstanie po ich dodaniu ma postać y R = 2 A sin ⁡ ( k x + ϕ / 2 ) cos ⁡ ( ω t + ϕ / 2 ) . y R =2Asin⁡(kx+ϕ/2)cos⁡(ωt+ϕ/2). Rozważ przypadek dla A = 0,03 m −1 , A = 0,03 m −1 , k = 1,26 m −1 , k = 1,26 m −1 , ω = π s −1 ω = π s −1 i ϕ = π / 10 ϕ=π/10. (a) Gdzie znajdują się trzy pierwsze węzły fali stojącej, która od punktu zero biegnie w kierunku zgodnym ze zwrotem osi x x ? (b) Korzystając z arkusza kalkulacyjnego, narysuj wykresy tych dwóch funkcji falowych i funkcji falowej fali wypadkowej dla chwili t = 1,00 s t = 1,00 s .