sk|cz|

Akustika

1.

Čo je akustika?

Riešenie:

Akustika je časť fyziky, ktorá sa zaoberá fyzikálnymi dejmi pri prenose zvuku. Zdroj zvuku je každé teleso, ktoré môže kmitať.

fyzika-akustika-1.gif


2.

Vypočítajte rýchlosť zvuku vo vzduchu

  • a.) pri teplote t = 0o C
  • b.) pri teplote t = 15o C
  • c.) pri akej teplote je rýchlosť zvuku vo vzduchu v = 351,32 m.s-1 Rýchlosť zvuku vo vzduchu v závislosti od teploty prostredia je daná v = 331,8 + 0,61.t  (m.s-1)

Riešenie:

a.) t = 0oC, v0 =( 331,8 +0,61.0) m.s-1=331,8 m.s-1 => v0 = 331,8 m.s-1

b.) t = 15oC, v15 =( 331,8 + 0,61.15oC) m.s-1= 340 m.s-1 => v15 = 340 m.s-1

fyzika-akustika-2.gif 

Rýchlosť zvuku vo vzduchu v0 = 331,8 m.s-1, v15 = 340 m.s-1.

Rýchlosť zvuku vo vzduchu v = 351,32 m.s-1 sa dosiahne pri teplote t = 32oC

Rýchlosť zvuku vo vzduchu v15 = 340 m.s-1sa používa pri riešení úloh (ak to nie je dané ináč)


3.

Vypočítajte vlnové dĺžky zodpovedajúce hraniciam frekvenčného intervalu počuteľnosti zvuku 16 Hz – 20 000 Hz. v = 340 m.s-1.

Riešenie:

fyzika-akustika-3.gif 

Vlnové dĺžky zodpovedajúce hraniciam počuteľnosti zvuku sú 0,017 m – 21,25 m.


4.Štyri morské ...

  • a.) Na hladine mora sú dva člny vo vzájomnej vzdialenosti 11,6 km. Prvý vyšle zvukový signál po vode a súčasne svetelný signál nad vodou. Druhý čln zachytí obidva signály, zvukový o 8s neskôr ako svetelný. Určite rýchlosť zvuku v morskej vode.
  • b.) Námorník na člne počul hrmenie o 10s po tom, čo videl záblesk. V akej vzdialenosti od neho sa zablyslo?
  • c.) Zvuk odrazený od stáda veľrýb sa vrátil na čln za 1 sekundu. Ako ďaleko sú veľryby od člna?
  • d.) Na jednom člne merali hĺbku mora ultrazvukom. Aká je tam hĺbka mora ak sa odrazený ultrazvukový signál vrátil na čln za 0,8 s?

Riešenie:

fyzika-akustika-4.gif


5.

Pozorovateľ, ktorý stojí na okraji priepasti Macocha, spustil do nej kameň a počul jeho náraz na dno z 5,6s. Určite hĺbku priepasti!

t1 – čas pádu kameňa,  t2 – čas šírenia sa zvuku po náraze na dno

Riešenie:

fyzika-akustika-5.gif 

Hĺbka priepasti Macocha je asi 136 m.


6.

Ak skrátime dĺžku struny (pri nezmenenej napínacej sile) o 10 cm, zmení sa jej základná frekvencia 1,5 krát. Určite pôvodnú dĺžku struny l.

Riešenie:

fyzika-akustika-6.gif 

Pôvodná dĺžka struny bola l = 30 cm.


1. Akú dĺžku má

  • a.) otvorená píšťala
  • b.) uzavretá píšťala
ak vytvárajú tón s frekvenciou f = 130,5 Hz pri teplote t = –5oC?

Riešenie:

Rozbor:

v = 331,8 + 0,61t

v–5 = (331,8 + 0,61(–5)) m.s-1 = 328,75 m.s-1

fyzika-akustika-7.gif 

Otvorené píšťala musí mať dĺžku 1,26 m, uzavretá 0,63 m.


8.

O koľko decibelov sa zvýši hladina intenzity zvuku, ak intenzita zvuku sa zvýši 100 000 krát. Aká bude táto zvýšená intenzita?

Riešenie:

fyzika-akustika-8.gif 

Hladina intenzity zvuku sa zvýši o 50 dB.

Zvýšená intenzita zvuku bude I = 10-7W.m-2.


9.

Čo je Dopplerov princíp (jav) ?

Riešenie:

Dopplerov princíp vysvetľuje zmenu pozorovanej frekvencie zvukových vĺn, ktorá je spôsobená vzájomným pohybom zdroja zvuku a pozorovateľa.

Nech v – rýchlosť zvuku, u – rýchlosť pozorovateľa,

w – rýchlosť zdroja zvuku, f – frekvencia, ktorú vysiela zdroj,

f‘ – frekvencia, ktorú vníma pozorovateľ

fyzika-akustika-9.gif

Poznámka: Johann Christian Doppler (1803 – 1853) rakúsky matematik a fyzik. Pôsobil vo Viedni, Prahe a na Banskej akadémii v Banskej Štiavnici (1847).


10.

Janko stojí pri dialnici po ktorej prechádza sanitka rýchlosťou w = 20 m.s-1. Siréna sanitky vysiela stály tón frekvencie 1 000 Hz. Akú frekvenciu registruje Janko, ak sa sanitka

  • a.) približuje
  • b.) vzďaľuje. 
Teplota vzduchu je t = 20oC

Riešenie:

Rozbor:

v = 331,8 +0,61.20 = 344 m.s-1, w = 20 m.s-1, f = 1 000 Hz., u = 0

 fyzika-akustika-10.gif

Janko v prvom prípade registruje frekvenciu 1062 Hz, v druhom 945 Hz.