Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Департамент научно-технологической политики и образования
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЧЕЛЯБИНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРОИНЖЕНЕРНАЯ АКАДЕМИЯ»
Кафедра Физики
УТВЕРЖДАЮ. Проректор по УР К. Сазонов
ЗАДАНИЯ ПО ФИЗИКЕ
для самостоятельной работы студентов по теме: «Механические волны»
Челябинск
2012
Составители:
Никишин Ю.А. – канд. физ.- мат. наук, доцент (ЧГАА) Нарушевич В.П. – канд. техн. наук, доцент (ЧГАА)
Задания предназначены для самостоятельной работы студентов по теме: «Механические волны». Они содержат вопросы и задачи, решение которых требует от студентов знания физических понятий: волны в упругих средах, поперечные и продольные волны, волновое уравнение, перенос энергии бегущей волной ,образование стоячих волн; знания физических величин: длина волны, частота, скорость распространения волн, волновое число; понимания волновых уравнений и умения применять эти уравнения при решении задач.
Задания составлены в виде тестов, к каждому вопросу даны варианты ответов, из которых студент должен (после решения) выбрать один. Задания могут быть использованы в качестве контрольных при проведении текущей аттестации.
Методические указания
1.Перед выполнением задания изучите теоретический материал. Часто не уда-
ется решить задачу из-за недостаточно глубоких, слишком формальных знаний теории.
2.Попытайтесь сделать схематический чертеж или рисунок, это облегчает ход рассуждений.
3.Решение задачи проводите в общем виде. Расчеты проводите подставляя числовые значения величин в конечную формулу, являющуюся решением задачи в общем виде.
4.Проведите анализ полученного результата.
5.Полученные результаты представьте в виде таблицы:
№ задания |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
№ ответа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.Задания выполняйте в рабочих тетрадях для практических занятий объемом 12 – 18 листов. Рабочих тетрадей должно быть две: одна в работе у студента, другая на проверке у преподавателя. В одной тетради может быть выполнено несколько вариантов заданий по разным темам.
Вариант №1
1. Уравнение волны имеет вид ξ=60 cos (1200t-4,2x), мкм. x - в метрах, t – в секундах. Чему равна длина волны? Ответ округлите до десятых.
1) 1,5 м |
2) 4,2 м |
3) 2,1 м |
4) 1200 м |
5) нет правильного ответа. |
2. Определите максимальную скорость частицы воздуха в ультразвуковой волне с частотой 50 кГц и амплитудой смещения 0,1 мкм.
1) 0,1 мм/с 2) 50 мм/с 3) 5,4 мм/с 4) 31,4 мм/с 5) нет правильного ответа
3. С какой силой F надо натянуть стальную струну длиной l= 20 см и диаметром d=0,2 мм, чтобы она издавала тон ля (частота ν=435 Гц)?
1) 7,4 Н |
2) 10 Н |
3) 4 Н |
4) 87 Н |
5) нет правильного ответа |
4. Плоская звуковая волна распространяется вдоль оси X. Коэффициент затухания волны 0,023 м-1. В точке, соответствующей началу координат, уровень громкости равен 80 дБ. Определите уровень громкости в точке с координатой 100 м.
1) 50 дБ |
2) 20 дБ |
3) 60 дБ |
4) 80 дБ |
5. Два поезда идут навстречу друг другу со скоростями v1=72 км/ч и v2=54 км/ч. Первый поезд дает свисток с частотой ν=600 Гц. Определите частоту ν’ колебаний звука, который слышит пассажир второго поезда перед встречей.
1) 666 Гц |
2) 562 Гц |
3) 620 Гц |
4) 542 Гц |
5) нет правильного ответа |
Вариант №2
1. Уравнение волны имеет вид ξ=60 cos(1200t-4,2x) мкм. x - в метрах, t – в секундах. Определите отношение амплитуды смещения к длине волны. Ответ округлите до первой значащей цифры
1. 3 102 |
2) 4 10-5 |
3) 7 10-2 |
4) 4 10-3 |
5) нет правильного ответа |
2. В жидком гелии, обладающем при Т=4,2 К плотностью 0,15 г/см3, скорость звука 220 м/с. Найти адиабатическую сжимаемость (β=1/Е) жидкого гелия.
1) 4,5 10-3 Па-1 |
2) 1,4 10-7 Па-1 |
3) 1,4 10-3 Па-1 |
4) 9,2 10-7 Па-1 |
5) нет |
правильного ответа |
|
|
|
|
3. Определите основную частоту, на которую можно настроить струну длиной 1 м, если предел прочности стали 785 МПа.
1) 159 Гц |
2) 785 Гц |
3) 1200 Гц 4) 856 Гц |
5) нет правильного ответа |
4. Два звука отличаются друг от друга по уровню громкости на 1 дБ. Каково отношение интенсивностей?
1) 2,00 |
2) 1,26 |
3) 1,12 |
4) 2,11 |
5) нет правильного ответа |
5. Два поезда идут навстречу друг другу со скоростями v1=72 км/ч и v2=54 км/ч. Первый поезд дает свисток с частотой ν=600 Гц. Определите частоту ν’ колебаний звука, который слышит пассажир второго поезда после того как первый поезд прошел мимо него.
1) 666 Гц |
2) 562 Гц |
3) 620 Гц |
4) 542 Гц |
5) нет правильного ответа |
Вариант №3
1. Уравнение волны имеет вид ξ=60 cos(1200t-4,2x) мкм. x - в метрах, t – в секундах. Определите амплитуду колебаний скорости частиц среды.
1) 60 мкм/с 2) 300 м/с 3) 252 м/с 4) 7,2 10-2 м/с |
5) нет правильного ответа |
2. Определите адиабатическую сжимаемость (β=1/Е) воды, если скорость звука в воде примерно равна 1500 м/с.
1) 4,4 10-10 Па-1 |
2) 3 10-10 Па-1 3) 1 10-3 Па-1 4) 1,5 10-8 Па-1 |
5) нет правильного |
ответа |
|
|
3. Длина закрытой с концов трубы равна 1,7 м. Определите основную собственную частоту этой трубы, если она заполнена воздухом при температуре 20°С.
1) 340 Гц |
2) 170 Гц |
3) 101 Гц |
4) 208 Гц |
5) нет правильного ответа |
4. Человеческое ухо способно воспринимать разницу уровней громкости в 1 дБ. Каково отношение амплитуд этих звуков, уровни, громкости которых отличаются на эту величину?
1) 2,00 |
2) 1,12 |
3) 2,11 |
4) 1,20 |
5) нет правильного ответа |
5. Когда поезд проходит мимо неподвижного наблюдателя частота тона гудка паровоза меняется скачком. Какой процент от истинной частоты тона составляет скачок частоты, если поезд движется со скоростью 60 км/ч?
1) 1%; |
2) 5% ; |
3) 10%; 4) 15%; |
5) нет правильного ответа. |