例子问题
例子问题1:声波
爱丽丝测量声波的波长和频率
声音以什么速度传播?
从问题中我们知道
频率是周期的倒数:
波的速度是波长乘以频率:
例子问题2:声波
你正站在人行道上,这时一辆警车向你开来拉响警报器。它的警笛频率似乎是500赫兹。当警车从你身边经过并开走后,你会听到什么新的频率?
多普勒效应遵循以下公式:
在这个方程,是你将听到的新频率,是声速,移动发出声音的物体的速度,和是声音的初始频率。
代入给定值,我们可以将初始情况描述为:
注意速度是负的因为车正朝你开过来。
因此,
当警车驶离时,情况用正速度描述:
因此,
示例问题3:声波
吉他手通过弹奏两根弦来调整乐器的节拍。如果一个人以550hz的频率振动,另一个人以555hz的频率振动,他每分钟能听到几次节拍?
两个波发出的拍子的频率等于两个波的频率之差。在这种情况下,拍频为:
(每秒跳动)
换算成每分钟的节拍:
例子问题1:波
相对于吉他,尤克里里是一种短乐器。这是如何影响这两种乐器发出的声音频率的呢?假设这两种乐器使用相同的弦。
长度越短,声速越快
长度越短,声速越低
长度越短的弦产生的频率越高
较短的弦产生较低的频率
长度越短的弦产生的频率越高
空气中的声速是恒定的,假设空气的温度是恒定的。当弦的长度缩短时,根据驻波原理,就会产生更高的频率。假设这两种仪器使用相同的弦,就相当于说这两种仪器的弦具有相等的线性质量密度。这种情况表示驻波,因此我们可以将一阶谐波联系到下面的方程:
在那里,是弦的长度和是波长。然后我们可以用下面的公式将波长和速度(已知)与频率联系起来:
由于在固定介质中声速是恒定的,我们看到长度越短,对应于更短的波长,.因此,当减少,频率,必须增加,以保持速度恒定。
例子问题1:声波
扬声器播放的声音在5米远的地方可以听到100W的强度。当与说话人的距离加倍时,听到的声音强度是多少?
强度与半径由平方反比定律相关:
这个方程是由这样一个概念推导出来的:声波的能量是守恒的,并在一个区域内扩散,产生术语。应用这个概念,当半径加倍时,强度降低了4倍。正确答案是.
例子问题1:声波
一根停止的管子(两端闭合)在其基频处发出的声音为500Hz。管子的长度是多少?
堵管可以用以下公式建模:
重新排列方程,求出L,然后代入给定值并求解。
例子问题1:声波
305Hz和307Hz之间的节拍频率是多少?
节拍的频率是由两个不同频率之差的绝对值决定的。因此,节拍频率为2Hz。注意,拍频总是一个正数。
示例问题8:声波
开口管(两端开口)的基频为600Hz。水管有多长?
一个开口的管道可以用下面的方程来建模:
重新排列要解的方程然后代入给定值求解。
示例问题9:声波
一名学生在音乐会上注意到,在大扬声器附近的一个气球在低频段落中略微靠近扬声器,然后远离扬声器。这名学生解释这一现象时注意到空气中的声波__________波。
横向
纬向
电磁
扭转
纵向
纵向
声音是一种纵向的压缩波。压缩空气略多的区域后面是压缩空气略少的区域(称为稀薄区)。当压缩空气在气球后面时,它推动气球向前,当压缩空气在气球前面时,它推动气球向后。这只在频率很低的情况下有效,因为波足够长,气球可以对它们做出反应。
示例问题10:声波
考虑一根37厘米长,基本频率为440Hz的竖琴弦。
计算拔弦产生的驻波速度。
利用波的基频和波的长度,用下式求出波的速度: