cz|en|

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.


7. 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.