Skocz do zawartości

  •  
  • Mini kompendium
  • MimeTeX
  • Regulamin

Zdjęcie

Fala dźwiękowa - określ, czy fala dźwiękowa, która powstała przy uderzeniu pioruna, jest falą poprzeczną czy podłużną


  • Nie możesz napisać tematu
  • Zaloguj się aby odpowiedzieć
3 odpowiedzi w tym temacie

#1 Sephiroth

Sephiroth

    Nowicjusz

  • Użytkownik
  • 3 postów
0
Neutralny
  • Płeć:Mężczyzna

Napisano 30.05.2009 - 20:44

Turyści biwakujący w górach zobaczyli błysk, po czym po upływie 5 s usłyszeli grzmot uderzenia pioruna. Pamiętali, że wartość prędkości dźwięku w powietrzu wynosi w przybliżeniu 330 m/s.
1. Określ, czy fala dźwiękowa, która powstała przy uderzeniu pioruna, jest falą poprzeczną czy podłużną.
2. Wyjaśnij, dlaczego turyści zobaczyli najpierw błysk pioruna, a dopiero po pewnym czasie usłyszeli grzmot.
3. Oblicz w jakiej odległości od namiotu uderzył piorun.
4. Fala dźwiękowa towarzysząca uderzeniu pioruna ma częstotliwość 1500 Hz. Oblicz długość tej fali.
5. Oblicz okres drgań cząsteczek powietrza wiedząc, że fala dźwiękowa, która powstała przy uderzeniu pioruna ma długość 22 cm.

Z góry dziękuje za odpowiedź. Jeśli uważacie rozwiązywanie pkt. 1 i 2 za zniżanie się poniżej pewnego poziomu (mojego? :D) po prostu je pomińcie, aczkolwiek będę wdzięczny za pełną odpowiedź.
  • 0

Afroman

    Kombinator

  • Użytkownik
3
  • Płeć:Kobieta

Napisano 25.09.2011 - 17:55

#2 lost

lost

    Lukemeister

  • $Jr Admin
  • 1619 postów
655
Wykładowca I
  • Płeć:Mężczyzna

Napisano 31.05.2009 - 10:22

1.

Uzasadnienie odpowiedzi:
Do rozchodzenia się dźwiękowej potrzebna jest elastyczność ośrodka, która wytwarza silę działającą przeciwnie do wychylenia. Jeżeli wychylimy warstwę powietrza w prostopadłym do jej płaszczyzny, ciśnienie przed nią się zwiększy, a za nią się zmniejszy. Powstała w ten sposób różnica ciśnień dostarcza siły elastycznej, a zaburzenie będzie rozchodziło się w wychylenia warstwy dając falę podłużną.
Gdybyśmy, chcąc wytworzyć falę poprzeczną, przesunęli warstwę w kierunku leżącym w jej płaszczyźnie, nie powstałaby znacząca zmiana ciśnienia, a więc i poprzeczna.
Fala poprzeczna może powstać w ośrodku, który wytwarza siłę elastyczną w odpowiedzi na takie przesunięcie w płaszczyźnie warstwy. Ściślej mówimy, że odkształcenie ścinające musiałoby wytworzyć naprężenie elastyczne, które mu przeciwdziała. Takie naprężenie pod wpływem odkształcenia ścinającego powstaje w ciałach stałych, a więc w nich poprzeczna może się rozchodzić.
.
Odp. Fala dźwiękowa jest falą podłużną.

2.

Odp. Turyści zobaczyli na początek błysk, a później usłyszeli grzmot, ponieważ prędkość rozchodzenia się dźwięku jest mniejsza od prędkości światła (c=3{\cdot}10^8\frac{m}{s}>330\frac{m}{s}=v_g). Dlatego Obraz dotarł do oka szybciej niż dźwięk do uszu.

3.

t=5s - czas po którym usłyszano grzmot

v_g=330\frac{m}{s}0 - prędkość dźwięku

Droga z kinematyki wiemy, że wyraża się wzorem s=vt, w tym przypadku także i:

s=v_gt=330\frac{m}{s}{\cdot}5s=1650m=1,65km

Odp. Piorun uderzył w odległości od równej: 1650m (1,65km).

4.

f=\frac{1}{T}, gdzie:

f - częstotliwość

T - okres

Z powyżej zapisanego wzoru wyznaczam okres (T)i, tak:

T=\frac{1}{f}

Wzór na długość fali ma postać:

{\lambda}=v_gT, po podstawiemiu za T mam, że:

{\lambda}=\frac{v_g}{f}, gdzie:

v_g=330\frac{m}{s}0 - prędkość dźwięku

f=1500Hz - częstotliwość,

stąd po podstawieniu mam:

{\lambda}=\frac{v_g}{f}=\frac{330\frac{m}{s}}{1500Hz}=\frac{33}{150}m=\frac{11}{50}m=0,22m=22cm

Odp. Długość tej fali wynosi: 0,22m (22cm).

5.

Wzór na długość fali ma postać:

{\lambda}=v_gT, gdzie:

v_g=330\frac{m}{s} - prędkość dźwięku

{\lambda}=22cm=0,22m - długość fali

Z powyżej zapisanego wzoru wyznaczam okres (T):

T=\frac{\lambda}{v_g}, a po podstawieniu mam:

T=\frac{\lambda}{v_g}=\frac{0,22m}{330\frac{m}{s}}=\frac{1}{1500}s=0,0006s=6{\cdot}10^{-4}s

Odp. Okres fali wynosi: \frac{1}{1500}s.
  • 0

#3 Sephiroth

Sephiroth

    Nowicjusz

  • Użytkownik
  • 3 postów
0
Neutralny
  • Płeć:Mężczyzna

Napisano 31.05.2009 - 12:52

Dziękuje :D Również za zadanie z drugiego tematu. Już lubię to forum :)
  • 0

#4 lost

lost

    Lukemeister

  • $Jr Admin
  • 1619 postów
655
Wykładowca I
  • Płeć:Mężczyzna

Napisano 31.05.2009 - 13:02

Do usług :D
  • 0