137. Один конец упругого стержня соединен с источником гармонических колебаний, подчиняющихся закону ε = A cos ωt, а другой его конец жестко закреплен. Учитывая, что отражение в месте закрепления стержня происходит от более плотной среды, определите характер колебаний в любой точке стержня.
139. Для определения скорости звука в воздухе методом акустического резонанса используется труба с поршнем и звуковой мембраной, закрывающей один из ее торцов. Расстояние между соседними положениями поршня, при котором наблюдается резонанс на частоте ν = 2500 Гц, составляет l = 6,8 см. Определите скорость звука в воздухе.
140. Стержень с закрепленными концами имеет длину l = 70 см. При трении стержень издает звук, основная частота (наименьшая частота, при которой может возникать стоячая волна) которого ν0 = 1 кГц. Определите: 1) скорость звука v в стержне; 2) какие обертоны (волны с кратными основным частотами) может иметь звук, издаваемый стержнем.
141. Труба, длина которой l = 1 м, заполнена воздухом и открыта с одного конца. Принимая скорость звука v = 340 м/с, определите, при какой наименьшей частоте в трубе будет возникать стоячая звуковая волна.
142. Человеческое ухо может воспринимать звуки, соответствующие граничным частотам ν1 = 16 Гц и ν2 = 20 кГц. Принимая скорость звука в воздухе равной 343 м/с, определите область слышимости звуковых волн.
143. Определите интенсивность звука (Вт/м 2 ), уровень интенсивности L которого составляет 67 дБ. Интенсивность звука на пороге слышимости I0 = 10 -12 Вт/м 2 .
144. Определите отношение интенсивностей звуков, если они отличаются по уровню громкости на 2 фон.
145. Разговор в соседней комнате громкостью 40 фон слышен так, как шепот громкостью 20 фон. Определите отношение интенсивностей этих звуков.
146. Определите, на сколько фонов увеличился уровень громкости звука, если интенсивность звука увеличилась: 1) в 1000 раз; 2) в 10 000 раз.
147. Скорость распространения звуковой волны в газе с молярной массой M = 2,9*10 2 кг/моль при t = 20 °С составляет 343 м/с. Определите отношение молярных теплоемкостей газа при постоянных давлении и объеме.
148. Средняя квадратичная скорость молекул двухатомного газа при некоторых условиях составляет 480 м/с. Определите скорость v распространения звука в газе при тех же условиях.
149. Докажите, что формула v = корень(γRT/M) , выражающая скорость звука в газе, может быть представлена в виде v = корень(γp/ρ), где γ — отношение молярных теплоемкостей при постоянных давлении и объеме; p — давление газа; ρ — его плотность.
150. Плотность ρ некоторого двухатомного газа при нормальном давлении равна 1,78 кг/м 3 . Определите скорость распространения звука в газе при этих условиях.
151. Движущийся по реке теплоход дает свисток частотой ν0 = 400 Гц. Наблюдатель, стоящий на берегу, воспринимает звук свистка частотой ν = 395 Гц. Принимая скорость звука v = 340 м/с, определите скорость движения теплохода. Приближается или удаляется теплоход?
152. В реке, скорость течения которой равна v, установлен неподвижный источник колебании, создающий в воде колебания частотой ν0. По разные стороны на равных расстояниях от источника установлены неподвижные приемники колебаний П1 и П2. Определите частоты, регистрируемые этими приемниками.
153. Наблюдатель, стоящий на станции, слышит гудок проходящего электровоза. Когда электровоз приближается, частота звуковых колебаний гудка равна ν1, а когда удаляется — ν2. Принимая, что скорость v звука известна, определите: 1) скорость vист электровоза; 2) собственную частоту ν0 колебаний гудка.
154. Электропоезд проходит со скоростью 72 км/ч мимо неподвижного приемника и дает гудок, частота которого 300 Гц. Принимая скорость звука равной 340 м/с, определите скачок частоты, воспринимаемый приемником.
155. Поезд проходит со скоростью 54 км/ч мимо неподвижного приемника и подает звуковой сигнал. Приемник воспринимает скачок частотой Δν = 53 Гц. Принимая скорость звука равной 340 м/с, определите частоту тона звукового сигнала гудка поезда.
156. Два катера движутся навстречу друг другу. С первого катера, движущегося со скоростью v1 = 10 м/с, посылается ультразвуковой сигнал частотой ν1 = 50 кГц, который распространяется в воде. После отражения от второго катера сигнал принят первым катером с частотой ν2 = 52 кГц.
Ошибка в тексте? Выдели её мышкой и нажми 
Остались рефераты, курсовые, презентации? Поделись с нами — загрузи их здесь!
Источник: Бендриков, "Задачи по физике для поступления в ВУЗ", с. 53 (его решение что-то не совсем понятное).
- версия для печати
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Комментарии
Частота звука свистка, который слышит наблюдатель:
Cобственная частота звука свистка:
Из-за того, что частота, которую слышит наблюдатель ниже, получаем:
Теплоход удаляется, т.к. частота, которую слышит наблюдатель, ниже.
Характеристика частоты звука свистка, который слышит наблюдатель. Определение изменения длины звуковой волны при переходе звука из воздуха в воду. Измерение периода колебаний кубика, двигающегося без трения по внутренней поверхности сферической чаши.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | задача |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.10.2013 |
| Размер файла | 14,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Колебания и волны
6.01. Движущийся по реке теплоход дает свисток, частота которого но = 400 Гц. Стоящий на берегу наблюдатель воспринимает звук свистка как колебания с частотой н = 395 Гц. С какой скоростью U движется теплоход? Приближается или удаляется он от наблюдателя? Скорость звука V принять равной 340 м/сек.
1) частота звука свистка, который слышит наблюдатель:
где V и U — векторы скорости звука и теплохода соответственно.
2) собственная частота звука свистка:
3) Т.к. частота, которую слышит наблюдатель ниже, то связь скоростей и частот имеет вид:
Ответ: U = ¦V¦·(1 — н/но)
6.02. К верхнему концу цилиндрического сосуда, в который постепенно наливают воду, поднесен звучащий камертон. Звук, издаваемый камертоном, заметно усиливается, когда расстояние от поверхности жидкости до верхнего края сосуда достигает значений h1 = 25 см и h2 = 75 см. Определить частоту колебаний н камертона. Скорость звука х принять равной 340 м/сек.
Условие усиления звука в закрытом и открытом резонаторе: длина резонатора составляет целое число полуволн звука. В закрытом резонаторе (запаянная труба) на боковые стенки должны приходиться узлы волны. В открытом резонаторе на открытые концы должны приходиться пучности волны. В нашей задаче резонатор закрыт с одной стороны и открыт с другой. Условием усиления является соответствие закрытому концу сосуда (верхняя поверхность жидкости) узла волны и соответствие открытому концу сосуда пучности волны. Расстояние между соседними узлом и пучностью составляет четверть длины волны.
1) условия усиления:
2) условие «соседних» усилений (предполагается, что между h1 и h2 больше усилений не было):
3) разделим левые и правые части уравнений 1) соответственно и подставим 2):
3·h1 — h2 =2·N1·(h2 — h1) => N1 = (3·h1 — h2)/[2·(h2 — h1)] = 0
6.03. Во сколько раз изменится длина звуковой волны при переходе звука из воздуха в воду? Скорость звука в воде v1 = 1480 м/сек; в воздухе v2 = 340 м/сек.
Частота звуковой волны не зависит от характеристик среды, в которой распространяется звук.
частота звук волна
Ответ: л2/л1 = v2/v1
6.04. Расстояние между узлами стоячей волны, создаваемой камертоном в воздухе, L = 40 см. Определить частоту колебаний н камертона. Скорость звука v принять равной 340 м/сек.
Расстояние между узлами стоячей волны соответствует половине длины волны.
Частота волны звука:
Ответ: н = v/(2·L) = 425 Гц
6.05. Определить частоту н звуковых колебаний в стали, если расстояние между ближайшими точками звуковой волны, отличающимися по фазе на 90о, составляет L = 1.54 м. Скорость звуковых волн в стали х = 5000 м/сек.
Расстояние между ближайшими точками звуковой волны, отличающимися по фазе на 90о, составляет четверть длины волны. Частота колебаний:
6.06. Из пункта А в пункт В был послан звуковой сигнал частоты н = 50 Гц, распространяющийся со скоростью v1 = 330 м/сек. При этом на расстоянии АВ укладывалось целое число волн. Этот опыт повторили, когда температура была увеличена на ДТ = 20К. При этом число волн уменьшилось ровно на две. Найти расстояние АВ, если при повышении температуры на 1 К скорость звука увеличивается на 0.5 м/сек.
1) длины волн для первого и второго опыта:
л2 = L/N2 = L/(N1 — 2) = v2/н
2) частота звука:
а) н = v1/л1 = v1·N1/L
б) н = v2/л2 = v2·(N1 — 2)/L
3) делим 2б) на 2а)
1 = (v2/v1)·(N1 — 2)/N1 => N1 = 2·(v2/v1)/[(v2/v1) — 1]
Ответ: L = 2·v2/[(н·v2/v1) — н]
6.07. На расстоянии L = 1068 м от наблюдателя ударяют молотком по железнодорожному рельсу. Наблюдатель, приложив ухо к рельсу, услышал звук на ф = 3 сек раньше, чем он дошел до него по воздуху. Чему равна скорость звука в стали? Скорость звука в воздухе принять равной 333 м/сек.
Ответ: v1 = v2·[ (L/v2) + ф ]/(L/v2)
6.08. Кубик совершает малые колебания в вертикальной плоскости, двигаясь без трения по внутренней поверхности сферической чаши. Определить период колебаний кубика, если чаша опускается вниз с ускорением а = g/3. Внутренний радиус чаши R много больше ребра кубика.
Период колебаний математического маятника: T = 2·р·[L/g]1/2. Т.к. лифт ускоренно движется вниз, то эффективное ускорение свободного падения составляет (g — a).
Ответ: T = 2·р·[R/(g — a)]1/2
6.09. С каким ускорением и в каком направлении должна двигаться кабина лифта, чтобы находящийся в ней секундный маятник (период такого маятника Т = 1сек) за время t = 2 мин 30 сек совершил N = 100 колебаний?
Тo = 2·р·[L/g]1/2 => L = g·[T/(2·р)]2
Ответ: a = g — g`, направлено вверх, т.к. оказалось, что а T` = 2·р·[L/g`]1/2
T`/ T = (R+h)/R => T` = T·(1 + h/R) =>(T` — T)/T = h/R
— отставание маятника в секунду.
Ответ: ДT = 3600·24·h/R = 3600·24·0.2/6400000 = 9·3·0.1/1000 = 2.7·10-3 сек
6.11. Период колебаний маятника при температуре T1 = 20о С равен t = 2 сек. Как изменится период колебаний, если температура возрастет до Т2 = 30о С? Коэффициент линейного расширения материала маятника б = 1.85·10-5 К-1.
t = 2·р·(Lo/g)1/2 => Lo = g·[t/(2·р)]2
L = Lo·(1 + б·ДT) = g·[t/(2·р)]2·(1 + б·ДT)
Ответ: t` = 2·р·(L/g)1/2 = t·[1 + б·(T2-T1)]1/2
6.12. Математический маятник длиной L совершает колебания вблизи вертикальной стенки. Под точкой подвеса маятника на расстоянии L/2 от нее в стенку забит гвоздь. Найти период колебаний маятника. Колебания происходят в плоскости, параллельной стенке.
T = T1/2 + T2/2 = р·(L11/2+L21/2)/g1/2 = р·[L1/2+(L/2)1/2]/g1/2
Один из маятников совершил n1 = 10 колебаний. Другой за то же время совершил n2 = 6 колебаний. Разность длин маятников ДL = 16 см. Найти длины маятников.
Det = ¦ n12 -n22 ¦ = n12 — n22
DetL1 = ¦ 0 -n22 ¦ = ДL·n22
Det = ¦ n12 0 ¦ = ДL·n12
Ответ: L1 = ДL·n22/(n12 — n22)
L2 = ДL·n12/(n12 — n22)
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Величины, характеризующие волну, ее свойства и колебания. Условия возникновения механической ее разновидности. Специфика поперечной и продольной волны. Особенности колебания водной поверхности. Громкость звука, визуальное представление звуковой волны.
презентация [293,9 K], добавлен 27.02.2014
Природа звука и его источники. Основы генерации компьютерного звука. Устройства ввода-вывода звуковых сигналов. Интенсивность звука как энергетическая характеристика звуковых колебаний. Распределение скорости звука. Затухающие звуковые колебания.
контрольная работа [23,1 K], добавлен 25.09.2010
Что такое звук. Распространение механических колебаний среды в пространстве. Высота и тембр звука. Сжатие и разрежение воздуха. Распространение звука, звуковые волны. Отражение звука, эхо. Восприимчивость человека к звукам. Влияние звуков на человека.
реферат [32,6 K], добавлен 13.05.2015
Распространение волн в упругой среде. Уравнение плоской и сферической волны. Принцип суперпозиции, разложение Фурье и эффект Доплера. Наложение встречных плоских волн с одинаковой амплитудой. Зависимость длины волны от относительной скорости движения.
презентация [2,5 M], добавлен 14.03.2016
Изучение дифракции света на одномерной решетке и определение ее периода. Образование вторичных лучей по принципу Гюйгенса-Френеля. Расположение главных максимумов относительно центрального. Измерение среднеарифметического значения длины световой волны.
лабораторная работа [67,1 K], добавлен 25.11.2010
Требования к уровню подготовки учащихся. Методика изучения раздела "Механические колебания и волны". Особенности превращения энергии при гармонических колебаниях. Природа возникновения механических волн и звука, составление компьютерных моделей.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 08.10.2013
Анализ скорости звука в металлах методом их соударения, измерения времен соприкосновения и распространения волны. Измерения при соударении стержней одинаковых по размерам и материалу, из одинакового материала и одинакового сечения, но разной длины.
лабораторная работа [203,1 K], добавлен 06.08.2013
Звук как источник информации. Причина и источники звука. Амплитуда колебаний в звуковой волне. Необходимые условия распространения звуковых волн. Длительность звучания камертона на резонаторе и без него. Использование в технике эхолокации и ультразвука.
презентация [3,7 M], добавлен 15.02.2011
Звуковые волны и природа звука. Основные характеристики звуковых волн: скорость, распространение, интенсивность. Характеристика звука и звуковые ощущения. Ультразвук и его использование в технике и природе. Природа инфразвуковых колебаний, их применение.
реферат [28,2 K], добавлен 04.06.2010
Определение частоты и сложение колебаний одного направления. Пропорциональные отклонения квазиупругих сил и раскрытие физической природы волны. Поляризация и длина продольных и поперечных волн. Общие параметры вектора направления и расчет скорости волны.
презентация [157,4 K], добавлен 29.09.2013
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.