Задачі з Фізики (Волькенштейн) / 13

Акустика.

1. Знайти довжину хвилі основного тону ля з частотою 435гц. Швидкість звука прийняти рівною 340 м/сек.

2. Вухо людини може сприймати звуки частотою приблизно від 20 до 20000 гц. Між якими довжинами хвиль знаходиться проміжок відчуття звукових коливань? Швидкість звука в повітрі вважати рівною 340 м/сек.

3. Знайти швидкість розповсюдження звука в сталі.

4. Знайти швидкість розповсюдження звука в меді.

5. Швидкість розповсюдження звука в керосіні 1330 м/сек. Знайти коефіцієнт зтискування керосину.

6. за допомогою ехолоту вимірювалась глибина моря. Яка була глибина моря, якщо проміжок часу між виниканням звука і його прийомом дорівнював 2,5 сек? Крефіцієнт зтискування води 4,6^.10^-10 м²/н та густина морської води 1030 кг/м³.

7. Знайти швидкість розповсюдження звука в повітрі при температурах: 1) -20⁰с; 2) 0⁰с; 3)+20⁰c.

8. У скільки раз швидкість розповсюдження звука в повітрі літом (температура +27⁰с) більше швидкості розповсюдження звука зимою (температура -33⁰с)?

9. Зная, що середня квадратична швидкість молекул двохатомного газа в умовах опиту була рівною 461 м/сек, знайти швидкість розповсюдження звука в газі при цих умовах.

10. Знайти швидкість розповсюдження звука в двохатомному газі, якщо звісно, що густина цього газу при тиску 760 мм рт. ст. дорівнює 1,29^.10^-3 г/см³.

11. Зная, що середня квадратична енергія поступательного руху молекул дорівнює 3.4^.10³ кДж, знайти швидкість розповсюдження звука в азоті при цих умовах.

12. Для визначення температури верхніх слоїв атмосфери неможна користуватися термометром, так як внаслідок малої густини газу термометр не рпийде у теплову рівновагу з оточючим середовищем. З цією метою пускають ракету з гранатами, які взриваються при досягнені потрібної висоти. Знайти температуру на висоті 20 км над поверхньою Землі, якщо звісно,що звук від взрива, який було здійснено на висоті 21 км, прийшов пізніше на 6,75 сек звука від взрива, що дуло проведено на висоті 19 км.

13. Чому дорівнює показник преломлення звукових хвиль на межі повітря-скло? Модуль Юнга для скла рівен 6,9^.10¹⁰ н/м², густина скла 2,6 г/см³, температура повітря 20⁰с.

14. Знайти предільний кут повного внутрішнього відбиття звукових хвиль на межі повітря-скло.використовувати необхідні дани з попередньої задачі.

15. Два звука відрізняються по рівню на 1 фон. Знайти відношення інтенсивності звуків.

16. Два звука відрізняються по рівню звукового тиску на 1дб. Знайти відношення амплітуд їх звукового тиску.

17. Шум на вулиці гучностью в 70 фон чути в кімнаті так, як шум гучностью в 40 фон. Знайти відношення інтенсивності звуків на вулиці і в кімнаті.

18. Інтенсивність звука на вулиці збільшилась в 1000 раз. 1) На скільки децибел збільшився рівень звукового тиску? 2) У скільки раз збільшилась амплітуда звукокого тиску?

19. Інтенсивність звука дорівнює 10^-2 вт/м². Знайти : 1) рівень гучності, 2) амплітуду звукового тиску.

20. На скільки фонів збільшиться рівень гучності звука, якщо інтенсивність звука збільшилась: 1) в 3000 раз і 2) в 30000 раз?

21. Знайти відстань між сусідніми зубцами звукової доріжки на громофонній пластинці для тона ля (435 гц): 1) на початку запису, на відстані 12 см від центра, 2) в кінці записі, на відстані 5 см від центра. Швидкість обертів пластинки 78 об/хв.

22. Знайти відстань між сусідніми зубцами звукової доріжки на громофонній пластинці для: 1) υ=100 гц і 2) υ=2000 гц. Середнє значеннявід центра пластинки вважати рівним 10 см. Швидкість обертів пластинки 78 об/хв.

23. При утворені стоячої хвилі в трубці Кундта в вітряном стовбці наблюдалось 6 пучностей. Яка була довжина воздушного стовбця, якщо стержень закріплен: 1)посередині, 2) в кінці? Довжина стержня 1 м. Швидкість звука в сталі 5250 м/сек і швидкість звука в повітрі 343 м/сек.

24. Чому дорівнювала довжина скляного стержня в трубці кундта, якщо при закрепленя його посередині в воздушному стовбці наблюдалось 5 пучностей? Довжина воздушного стовбця 0,25 м. Модуль Юнга для скла 6,9^.10¹⁰ н/м² иі густина скла 2,5 г/см³. Швидкість звука в повітрі вважати 340 м/сек.

25. Для яких найбільших частот можна применити метод Кундта визначення швидкості звука, якщо вважати, що найменше відміна відстань між пучностями l4 мм? Швидкість звука в повітрі прийняти 340 м/сек.

26. Два поїзди їдуть назустріч один одному зі швидкостями v₁=72 км/г і v₂=54 км/г. Перший поїзд дасть гудок з частотою v=600 Гц. Знайти частоту v' коливань звука, що чує пасажир другого поїзду: а) перед зустріччю поїздів; б) після зустрічі поїздів. Швидкість розповсюдження звука в повітрі с=340 м/с.

27. Коли поїзд проїзжає біля нерухомого спостерігача, частота тону гудка потяга змінюється стрибком. Який відсоток від істинної частоти тону складає стрибок частоти, якщо поїзд рухається зі швидкістю v=60 км/г ?

28. Спостерігач на берегу моря чує звук пароплавного гудка. Коли спостерігач і пароплав знаходяться в стані спокою, частота сприйманого спостерігачем звука v=420 Гц. При русі пароплава сприймана частота v₁=430 Гц, якщо пароплав наближається до спостерігача, і v₂=415 Гц, якщо пароплав удаляється від нього. Знайти швидкість v пароплаву в першому і в другому випадках, якщо швидкість розповсюдження звука в повітрі с=338 м/с.

29. Рушнична куля летить зі швидкістю v=200 м/с. В скільки раз зміниться частота тону свисту кулі для непорушного спостерігача, мимо якого пролітає куля ? Швидкість розповсюдження звука в повітрі с=333 м/с.

30. Два поїзда їдуть назустріч один одному з однаковою швидкістю. Яка повинна бути їхня швидкість, щоб частота свистка одного з них, і чуєма на іншому, змінювалася в 9/8 рази ? Швидкість розповсюдження звука в повітрі с=335 м/с.

31. Летюча миша летить перпендикулярно до муру зі швидкістю v=6,0 м/с, видаючи ультразвук частотою v=45 кГц. Які дві частоти звука v₁ і v₂ чує летюча миша ? Швидкість розповсюдження звука в повітрі с =340 м/с.

32. Яку довжину повинна мати сталева струна радіусом 0,05 см, щоб при силі натягу F=0,49 кН вона видавала тон частотою v=320 Гц ?

33. З якою силою F треба натягнути сталеву струну довжиною 20 см і діаметром d=0,2 мм, щоб вона видавала тон ля (частота v=435 Гц) ?

34. Знаючи межу пружності для сталі, знайти найбільшу частоту v, на яку можна настроїти струну довжиною 1 м.

35. Струна, натягнута з силою F₁=147 Н, дасть з камертоном частоту биттяй v_б=8 Гц. Після того як цю струну натягнули з силою F₂==156,8 Н, вона стала настроєна з камертоном в унісон. Знайти частоту v₂ коливань камертона.

36. Камертон попередньої задачі дасть з іншим камертоном частоту биття v_б=2 Гц. Знайти частоту коливань v другого камертона.

37. Знайти частоту v основного тону струни, натянутої з силою F=6 кН. Довжина струни 0,8 м, її маса 30г.

38. Знайти частоту v основного тону: а) відкритої труби; б) закритої труби.

39. Закрита труба видає основний тон до (частота v₁=130,5 Гц). Трубу відкрили. Яку частоту v₂ має основний тон тепер ? Яка довжина труби? Швидкість розповсюдження звука в повітрі с=340 м/с.