Pytania

Pytania

17.1 Fale dźwiękowe

1.

Czym jest dźwięk, a czym jest słyszenie dźwięku.

2.

Będziesz się uczyć o tym, że światło jest falą elektromagnetyczną, która może propagować się w próżni. Czy dźwięk może rozchodzić się w próżni?

3.

Fale dźwiękowe mogą być modelowane jako zmiany ciśnienia. Dlaczego korzysta się z pojęcia „zmiana ciśnienia”, a nie „chwilowa wartość ciśnienia”?

17.2 Prędkość dźwięku

4.

Jak wibracje akustyczne atomów różnią się od ruchu termicznego?

5.

Czy zmienia się częstotliwość lub długość fali, gdy dźwięk przechodzi z jednego ośrodka do drugiego, w którym jest inna prędkość propagacji? Wyjaśnij odpowiedź.

6.

Popularnym trikiem jest wdychanie helu i mówienie z wysoką częstotliwością, śmiesznym głosem. Wytłumacz to zjawisko.

7.

Być może stosowałeś akustyczny dalmierz do określenia odległości obiektów, wykorzystujący przetwornik akustyczny. Jaka jest zasada działania takiego urządzenia?

8.

Akustyczny dalmierz omawiany w poprzednim pytaniu często wymaga kalibracji. Podczas kalibracji program pyta o temperaturę pokojową. Jak myślisz, dlaczego wymagana jest temperatura pomieszczenia?

17.3 Natężenie dźwięku

9.

Sześciu członków w zespole pływania synchronicznego nosi zatyczki do uszu, aby chronić się przed ciśnieniem wody na większej głębokości, ale nadal mogą oni słyszeć muzykę i wykonać perfekcyjne figury w wodzie. Pewnego dnia zostali poproszeni o opuszczenie basenu, aby zespół nurkowy mógł ćwiczyć nurkowanie, i próbowali ćwiczyć na macie. Wydawało się im, że teraz mają znacznie większe trudności w wykonywaniu swoich ćwiczeń. Dlaczego tak było?

10.

Społeczność zaniepokojona jest planem wprowadzenia pociągu z obrzeża do centrum miasta. Aktualny poziom natężenia dźwięku, nawet jeśli stacja rozrządowa jest ekranowana, wynosi 70 dB w centrum miasta. Burmistrz zapewnia społeczność, że na terenie śródmieścia poziom dźwięku będzie większy o 30 dB. Czy mieszkańcy powinni być zaniepokojeni? Dlaczego?

17.4 Tryby drgań fali stojącej

11.

Dostajesz dwa instrumenty dęte o identycznej długości. Jeden jest otwarty na obu końcach, drugi jest zamknięty na jednym końcu. Który z nich jest w stanie wygenerować najniższą częstotliwość?

12.

Jaka jest różnica pomiędzy alikwotem a harmoniczną? Czy wszystkie harmoniczne są alikwotami? Czy wszystkie alikwoty są harmonicznymi?

13.

Dwie identyczne rury obustronnie otwarte znajdują się w różnych pomieszczeniach. W pomieszczeniu A A, temperatura wynosi T = 20 ∘ C T=20 ∘ C , a w pomieszczeniu B B, temperatura wynosi T = 25 ∘ C T=25 ∘ C . Głośnik przymocowany jest do końca każdej rury, powodując, że rury rezonują z częstotliwością podstawową. Czy częstotliwość jest taka sama w obu rurach? Która rura ma wyższą częstotliwość?

17.5 Źródła dźwięków muzycznych

14.

W jaki sposób dźwięk gitary jest o wiele bardziej intensywny od dźwięku struny naprężonej na prostym kiju?

15.

Rozważ trzy rury o tej samej długości ( L ) (L). Rura A A jest obustronnie otwarta, rura B B jest obustronnie zamknięta, a rura C C ma jeden koniec otwarty a drugi zamknięty. Jeśli prędkość dźwięku jest taka sama w każdej z trzech rur, w której rurze mogą być wytwarzane najniższe częstotliwości podstawowe? W których rurach można uzyskać najwyższą częstotliwość podstawową?

16.

Rura A A ma długość L L i jest obustronnie otwarta. Rura B B ma długość L / 2 L/2 i ma jeden koniec otwarty, a jeden zamknięty. Załóżmy, że prędkość dźwięku jest taka sama w obu rurach. Które z harmonicznych w każdej rurze będą sobie równe?

17.

Struna jest rozciągnięta pomiędzy dwoma punktami w odległości L L. Siła naciągu struny oraz liniowa gęstość masy struny jest taka, że prędkość fali w strunie wynosi v = 343 m/s . v = 343 m/s . Rura z symetrycznymi warunkami brzegowymi ma długość L L, a prędkość dźwięku w rurze wynosi v = 343 m/s . v = 343 m/s . Co można powiedzieć o częstotliwościach harmonicznych na strunie i w rurze? Co jeśli prędkość na strunie wynosiła v = 686 m/s v = 686 m/s ?

17.6 Dudnienia

18.

Dwa głośniki podłączone są do generatora sygnałowego o zmiennej częstotliwości. Głośnik A A generuje dźwięk o częstotliwości 1,00 kHz, a głośnik B B – ton o częstotliwości 1,10 kHz. Częstotliwość dudnień wynosi 0,10 kHz. Jaka będzie częstotliwość dudnień, jeśli częstotliwości obu głośników będą dwa razy wyższe?

19.

Zdrapano etykietę z widełek stroikowych, a musisz znać ich częstotliwość. Na podstawie wielkości widełek stroikowych można podejrzewać, że jego częstotliwość wynosi około 250 Hz. Znajdź widełki stroikowe o częstotliwości 250 Hz i 270 Hz. Kiedy uderzysz widełki o częstotliwości 250 Hz i widełki o nieznanej częstotliwości, zostanie wygenerowana częstotliwość 5 Hz. Kiedy uderzysz widełki stroikowe o częstotliwości 270 Hz, częstotliwość dudnień wyniesie 15 Hz. Jaka jest nieznana częstotliwość?

20.

W odniesieniu do poprzedniego pytania, jeśli miałbyś tylko widełki stroikowe o częstotliwości 250 Hz, czy mógłbyś znaleźć rozwiązanie problemu określenia nieznanej częstotliwości?

21.

Samochód wyprodukowany na specjalne zamówienie ma dwie rury wydechowe, które generują dźwięki o podobnej częstotliwości. Faktycznie generują sygnały o częstotliwości 263,8 i 264,5 Hz. Ile wynosi częstotliwość dudnień?

17.7 Efekt Dopplera

22.

Czy przesunięcie Dopplera jest rzeczywiste, czy jest to tylko iluzja sensoryczna?

23.

Troje obserwatorów stacjonarnych rejestruje przesunięcie dopplerowskie, związane z poruszającym się ze stałą prędkością źródłem. Obserwatorzy zlokalizowani są w sposób pokazany poniżej. Który obserwator obserwuje najwyższą częstotliwość? Który obserwator będzie obserwował najniższą częstotliwość? Co można powiedzieć o częstotliwości obserwowanej przez obserwatora 3?

Rysunek przedstawia nieruchome źródło dźwięku emitujące fale dźwiękowe o stałej częstotliwości, o stałej długości fali poruszające się z prędkością dźwięku. Źródło przemieszcza się od obserwatora stacjonarnego 2 do obserwatora stacjonarnego 1 i mija obserwatora stacjonarnego 3 na drodze swojego ruchu.
24.

Poniżej przedstawiono źródło stacjonarne i poruszających się obserwatorów. Opisz częstotliwość odbieraną przez obserwatorów dla tego układu.

Rysunek przedstawia nieruchome źródło dźwięku emitujące fale dźwiękowe o stałej częstotliwości, o stałej długości fali poruszające się z prędkością dźwięku. Obserwator porusza się w stronę źródła dźwięku z prędkością v1, obserwator 3 porusza się do punktu znajdującego się blisko źródła z taką samą prędkością. Obserwator 2 położony po przeciwnej stronie obserwatora 1 porusza się w stronę źródła z prędkością v2, która jest dwukrotnie większa od v1.
25.

Przed 1980 r. do tworzenia prognozy pogody wykorzystywano radar konwencjonalny. W latach 60. zaczęto eksperymentować z radarem Dopplera. Jak myślisz, jaka jest zaleta używania takiego radaru?

17.8 Fale uderzeniowe

26.

Jaka jest różnica pomiędzy falą uderzeniową a uderzeniem dźwiękowym?

27.

Z uwagi na względy dotyczące efektywności związanej z falą dziobową, naddźwiękowe samoloty transportowe muszą utrzymywać prędkość przelotową, która jest stałym ułamkiem prędkości dźwięku (stała liczba Macha). Jeśli samolot wleci z ciepłego powietrza w chłodniejsze powietrze, powinien zwiększyć czy zmniejszyć prędkość? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

28.

Gdy usłyszysz uderzenie dźwiękowe, często nie widzisz samolotu, który je wywołał. Dlaczego?