17.E: Fizikia ya Kusikia (Mazoezi)
- Page ID
- 183069
Maswali ya dhana
17.2: Kasi ya Sauti, Frequency, na wavelength
1. Je, vibrations sauti ya atomi hutofautiana na mwendo wa joto?
2. Wakati sauti inapita kutoka kati moja hadi nyingine ambapo kasi yake ya uenezi ni tofauti, je, mzunguko wake au wavelength hubadilika? Eleza jibu lako kwa ufupi.
17.3: Upeo wa Sauti na Kiwango cha Sauti
3. Wanachama sita wa timu ya kuogelea ya synchronized kuvaa earplugs kujilinda dhidi ya shinikizo la maji kwa kina, lakini bado wanaweza kusikia muziki na kufanya mchanganyiko ndani ya maji kikamilifu. Siku moja, waliombwa kuondoka kwenye bwawa ili timu ya kupiga mbizi iweze kufanya mazoezi machache, na walijaribu kufanya mazoezi kwenye kitanda, lakini walionekana kuwa na shida nyingi zaidi. Kwa nini hii inaweza kuwa?
4. Jumuiya ina wasiwasi kuhusu mpango wa kuleta huduma ya treni kwenye jiji lao kutoka nje ya jiji hilo. Kiwango cha sasa cha sauti, ingawa yadi ya reli inazuia mbali, ni 70 dB downtown. Meya huwahakikishia umma kuwa kutakuwa na tofauti ya dB 30 tu kwa sauti katika eneo la jiji. Je, townspeople kuwa na wasiwasi? Kwa nini?
17.4: Athari ya Doppler na Booms za Sonic
5. Je, Doppler kuhama halisi au udanganyifu tu hisia?
6. Kutokana na masuala ya ufanisi kuhusiana na upinde wake wake, ndege ya usafiri supersonic lazima kudumisha kasi cruising yaani uwiano wa mara kwa mara na kasi ya sauti (mara kwa mara idadi Mach). Ikiwa ndege inaruka kutoka hewa ya joto hadi hewa kali, inapaswa kuongeza au kupunguza kasi yake? Eleza jibu lako.
7. Unaposikia sauti ya sauti, mara nyingi huwezi kuona ndege iliyoifanya. Kwa nini hiyo?
17.5: Kuingiliwa kwa Sauti na Resonance: Mawimbi ya Kusimama katika nguzo
8. Jinsi gani gitaa unamplified kuzalisha sauti makali zaidi kuliko ile ya kamba kung'olewa uliofanyika taut kwa fimbo rahisi?
9. Unapewa vyombo viwili vya upepo vya urefu sawa. Moja ni wazi kwa mwisho wote, wakati mwingine imefungwa kwa mwisho mmoja. Ni ipi inayoweza kuzalisha mzunguko wa chini kabisa?
10. Ni tofauti gani kati ya overtone na harmonic? Je harmonics wote overtones? Je, wote overtones harmonics?
17.6: Kusikia
11. Kwa nini mtihani wa kusikia unaweza kuonyesha kwamba kizingiti chako cha kusikia ni 0 dB saa 250 Hz, wakati Kielelezo kinamaanisha kuwa hakuna mtu anayeweza kusikia mzunguko huo chini ya dB 20?
17.7: Ultrasound
12. Ikiwa sauti ya kusikika ifuatavyo utawala wa kidole sawa na ile ya ultrasound, kwa upande wa ngozi yake, ungependa kutarajia masafa ya juu au ya chini kutoka stereo ya jirani yako kupenya ndani ya nyumba yako? Je, matarajio haya yanalinganishaje na uzoefu wako?
13. Tembo na nyangumi hujulikana kutumia infrasound kuwasiliana juu ya umbali mkubwa sana. Je, ni faida gani za infrasound kwa mawasiliano ya umbali mrefu?
14. Ni vigumu zaidi kupata picha ya juu ya azimio la ultrasound katika kanda ya tumbo ya mtu ambaye ni overweight kuliko kwa mtu ambaye ana kujenga kidogo. Eleza kwa nini taarifa hii ni sahihi.
15. Tuseme unasoma kwamba 210-dB ultrasound inatumiwa kuvuta tumors za saratani. Unahesabu kiwango katika watts kwa sentimita mraba na kupata ni unreasonably juu (\(\displaystyle 10^5W/cm^2\)). Je, ni maelezo gani iwezekanavyo?
Matatizo na Mazoezi
17.2: Kasi ya Sauti, Frequency, na wavelength
16. Unapopigwa na mkuki, soprano ya operesheni inakuwezesha shriek 1200-Hz. Je, ni wavelength yake ikiwa kasi ya sauti ni 345 m/s?
Suluhisho
0.288 m
17. Sauti gani ya mzunguko ina wavelength ya 0.10-m wakati kasi ya sauti ni 340 m/s?
18. Tumia kasi ya sauti siku ambayo mzunguko wa 1500 Hz una wavelength ya 0.221 m.
Suluhisho
332 m/s
19. (a) Kasi ya sauti katika kati ambapo mzunguko wa 100-kHz hutoa wavelength ya 5.96-cm?
(b) Ni dutu gani katika Jedwali ambayo hii inawezekana kuwa?
20. Onyesha kwamba kasi ya sauti katika\(\displaystyle 20.0ºC\) hewa ni 343 m/s, kama inavyodai katika maandiko.
Suluhisho
\(\displaystyle v_w=(331 m/s)\sqrt{\frac{T}{273 K}}=(331 m/s)\sqrt{\frac{293K}{273K}}=343 m/s\)
21. Joto la hewa katika Jangwa la Sahara linaweza kufikia 56.0ºC (takriban 134ºF). Je! Ni kasi gani ya sauti katika hewa kwenye joto hilo?
22. Pomboo hufanya sauti katika hewa na maji. Uwiano wa wavelength ya sauti katika hewa kwa wavelength yake katika maji ya bahari ni nini? Fikiria joto la hewa ni 20.0ºC.
Suluhisho
0.223
23. Echo ya sonar inarudi manowari 1.20 s baada ya kutolewa. Je! Ni umbali gani wa kitu kinachounda echo? (Kudhani kwamba manowari ni katika bahari, si katika maji safi.)
24. (a) Ikiwa sonari ya manowari inaweza kupima nyakati za echo kwa usahihi wa 0.1000 s, ni tofauti gani ndogo zaidi katika umbali inayoweza kuchunguza? (Kudhani kwamba manowari ni katika bahari, si katika maji safi.)
(b) Jadili mipaka azimio wakati huu unaweka juu ya uwezo wa mfumo wa sonar kuchunguza ukubwa na sura ya kitu kinachounda echo.
Solution
(a) 7.70 m
(b) Hii ina maana kwamba sonar ni nzuri kwa ajili ya spotting na kupata vitu kubwa, lakini si uwezo wa kutatua vitu vidogo, au kuchunguza maumbo ya kina ya vitu. Vitu kama meli au vipande vikubwa vya ndege vinaweza kupatikana kwa sonar, ilhali vipande vidogo vinapaswa kupatikana kwa njia nyingine.
25. Mwanafizikia katika maonyesho ya fireworks mara bakia kati ya kuona mlipuko na kusikia sauti yake, na anaona kuwa ni 0.400 s.
(a) Ni mbali gani mlipuko ikiwa joto la hewa ni 24.0ºC na ukipuuza muda unaotumiwa kwa mwanga kufikia mwanafizikia?
(b) Tumia umbali wa mlipuko ukizingatia kasi ya mwanga. Kumbuka kuwa umbali huu ni mkubwa sana.
26. Tuseme popo hutumia kichwa cha sauti ili kupata mawindo yake ya wadudu, 3.00 m mbali. (Angalia Kielelezo.)
(a) Tumia nyakati za echo kwa joto la 5.00ºC na 35.0ºC.
(b) Ni asilimia kutokuwa na uhakika gani sababu hii kwa popo katika kupata wadudu?
(c) Jadili umuhimu wa kutokuwa na uhakika huu na kama inaweza kusababisha matatizo kwa popo. (Katika mazoezi, popo inaendelea kutumia sauti kama kufunga katika, kuondoa zaidi ya matatizo yoyote zilizowekwa na hii na madhara mengine, kama vile mwendo wa mawindo.)
Solution
(a) 18.0 ms, 17.1 ms
(b) 5.00%
(c) kutokuwa na uhakika Hii inaweza dhahiri kusababisha matatizo kwa popo, kama hakuwa na kuendelea kutumia sauti kama imefungwa katika juu ya mawindo yake. Uhakika wa 5% unaweza kuwa tofauti kati ya kuambukizwa mawindo karibu na shingo au kuzunguka kifua, ambayo ina maana kwamba inaweza kukosa kunyakua mawindo yake.
17.3: Upeo wa Sauti na Kiwango cha Sauti
27. Je! Ni kiwango gani katika watts kwa mita ya mraba wa sauti ya 85.0-dB?
Suluhisho
\(\displaystyle 3.16×10^{–4}W/m^2\)
28. Lebo ya onyo kwenye mower ya lawn inasema kwamba inazalisha kelele kwa kiwango cha 91.0 dB. Je! Hii ni nini katika watts kwa mita ya mraba?
29. Wimbi la sauti linalosafiri katika hewa 20ºC lina amplitude ya shinikizo la 0.5 Pa. Ukubwa wa wimbi ni nini?
Suluhisho
\(\displaystyle 3.04×10^{–4}W/m^2\)
30. Ni kiwango gani cha kiwango ambacho sauti katika tatizo lililotangulia inalingana na?
31. Nini sauti kiwango ngazi katika dB ni zinazozalishwa na earphones kwamba kujenga ukubwa wa\(\displaystyle 4.00×10^{−2}W/m^2\)?
Suluhisho
106 dB
32. Onyesha kwamba ukubwa wa\(\displaystyle 10^{–12}W/m^2\) ni sawa na\(\displaystyle 10^{–16}W/cm^2\).
33. (a) ni kiwango cha decibel cha sauti ambacho ni mara mbili makali kama sauti 90.0-dB nini?
(b) Kiwango cha decibel cha sauti ambacho ni moja ya tano kama makali kama sauti ya 90.0-dB ni nini?
Suluhisho
(a) 93 dB
(b) 83 dB
34. (a) Ukubwa wa sauti ambayo ina kiwango cha 7.00 dB chini kuliko\(\displaystyle 4.00×10^{–9}W/m^2\) sauti?
(b) Upeo wa sauti ambayo ni 3.00 dB ya juu kuliko\(\displaystyle 4.00×10^{–9}W/m^2\) sauti?
35. (a) Ni kiasi gani makali zaidi ni sauti ambayo ina kiwango cha 17.0 dB ya juu kuliko mwingine?
(b) Ikiwa sauti moja ina kiwango cha 23.0 dB chini ya mwingine, ni uwiano gani wa nguvu zao?
Suluhisho
(a) 50.1
(b)\(\displaystyle 5.01×10^{–3}\) au\(\displaystyle \frac{1}{200}\)
36. Watu wenye kusikia vizuri wanaweza kuona sauti kama kiwango cha chini kama\(\displaystyle –8.00 dB\) kwa mzunguko wa 3000 Hz. Je! Ni ukubwa gani wa sauti hii katika watts kwa mita ya mraba?
37. Ikiwa nyumba kubwa ya 3.0 m mbali na wewe hufanya kelele ya 40.0 dB, ni kiwango gani cha kelele cha nzi 1000 kwa umbali huo, kwa kuzingatia kuingiliwa kuna athari ndogo?
Suluhisho
70.0 dB
38. Magari kumi katika mduara kwenye ushindani wa sanduku la boom huzalisha kiwango cha sauti cha 120-dB katikati ya mduara. ni wastani sauti kiwango ngazi zinazozalishwa huko na kila stereo, kuchukua madhara kuingiliwa inaweza kupuuzwa?
39. Ukubwa wa wimbi la sauti hupimwa kulingana na shinikizo la kupima kiwango cha juu. Kwa sababu gani amplitude ya wimbi la sauti huongezeka ikiwa kiwango cha sauti cha sauti kinaongezeka kwa 40.0 dB?
Suluhisho
100
40. Ikiwa kiwango cha sauti cha 0 dB saa 1000 Hz kinalingana na shinikizo la kupima kiwango cha juu (sauti amplitude) ya\(\displaystyle 10^{–9}\) atm, ni shinikizo la kupima kiwango cha juu katika sauti ya 60-dB? Je! Ni shinikizo la kupima kiwango cha juu katika sauti ya 120-dB?
41. Ufikiaji wa saa 8 kwa kiwango cha sauti cha 90.0 dB inaweza kusababisha uharibifu wa kusikia. Ni nishati gani katika joules iko kwenye eardrum ya kipenyo cha 0.800-cm-kipenyo kilicho wazi?
Suluhisho
\(\displaystyle 1.45×10^{–3}J\)
42. (a) Baragumu za sikio hazikuwa za kawaida sana, lakini ziliwasaidia watu wenye kupoteza kusikia kwa kukusanya sauti juu ya eneo kubwa na kuiweka kwenye eneo ndogo la eardrum. Ni ongezeko gani la decibel ambalo tarumbeta ya sikio huzalisha ikiwa eneo lake la kukusanya sauti ni\(\displaystyle 900 cm^2\) na eneo la eardrum ni\(\displaystyle 0.500 cm^2\), lakini tarumbeta ina ufanisi wa 5.00% katika kupeleka sauti kwenye eardrum?
(b) Maoni juu ya manufaa ya ongezeko la decibel lililopatikana katika sehemu (a).
43. Sauti inaambukizwa kwa ufanisi zaidi kwenye stethoscope kwa kuwasiliana moja kwa moja kuliko kupitia hewa, na inazidi zaidi kwa kujilimbikizia eneo ndogo la eardrum. Ni busara kudhani kwamba sauti hupitishwa katika stethoscope mara 100 kwa ufanisi ikilinganishwa na maambukizi ingawa hewa. Nini, basi, ni faida katika decibels zinazozalishwa na stethoscope ambayo ina eneo la kukusanya sauti\(\displaystyle 15.0 cm^2\), na huzingatia sauti kwenye eardrums mbili na eneo la jumla la ufanisi wa 40.0%?\(\displaystyle 0.900 cm^2\)
Suluhisho
28.2 dB
44. Spika zinaweza kuzalisha sauti kali na pembejeo ya kushangaza ndogo ya nishati licha ya ufanisi wao mdogo. Tumia pembejeo ya nguvu inayohitajika ili kuzalisha kiwango cha sauti cha 90.0-dB kwa msemaji wa kipenyo cha 12.0-cm-mduara ambayo ina ufanisi wa 1.00%. (Thamani hii ni kiwango cha sauti cha kulia kwa msemaji.)
17.4: Athari ya Doppler na Booms za Sonic
45. (a) Ni mzunguko gani unaopokelewa na mtu anayeangalia ambulensi inayokuja inayohamia saa 110 km/h na kutoa sauti ya 800-Hz kutoka kwa siren yake? Kasi ya sauti siku hii ni 345 m/s.
(b) Anapokea mzunguko gani baada ya ambulensi kupita?
Suluhisho
(a) 878 Hz
(b) 735 Hz
46. (a) Katika show ya hewa ndege inaruka moja kwa moja kuelekea kusimama kwa kasi ya 1200 km/h, ikitoa mzunguko wa 3500 Hz, siku ambapo kasi ya sauti ni 342 m/s.
(b) Je, wanapokea mzunguko gani kama ndege inaruka moja kwa moja mbali nao?
47. Ni mzunguko gani unaopokea na panya kabla ya kupelekwa na kipanga kilichopuka saa 25.0 m/s na kutoa sauti ya mzunguko wa 3500 Hz? Chukua kasi ya sauti kuwa 331 m/s.
Suluhisho
\(\displaystyle 3.79×10^3Hz\)
48. Mtazamaji kwenye gwaride anapokea sauti ya 888-Hz kutoka kwa tarumbeta inayokuja ambaye anacheza note ya 880-Hz. Je, mwanamuziki anakaribia kasi gani ikiwa kasi ya sauti ni 338 m/s?
49. treni abiria makofi yake 200-Hz pembe kama inakaribia kuvuka. Kasi ya sauti ni 335 m/s.
(a) Mwangalizi anayesubiri wakati wa kuvuka anapata mzunguko wa 208 Hz. Kasi ya treni ni nini?
(b) Ni mzunguko gani anayepokea wakati treni inapoondoka?
Suluhisho
(a) 12.9 m/s
(b) 193 Hz
50. Je, unaweza kuona mabadiliko katika mzunguko zinazozalishwa wakati kuvuta uma tuning kuelekea wewe saa 10.0 m/s siku ambapo kasi ya sauti ni 344 m/s? Ili kujibu swali hili, hesabu sababu ambayo mabadiliko ya mzunguko na kuona ikiwa ni kubwa kuliko 0.300%.
51. Tai mbili zinaruka moja kwa moja kuelekea kila mmoja, kwanza saa 15.0 m/s na pili saa 20.0 m/s. screech zote mbili, kwanza kutotoa mzunguko wa 3200 Hz na wa pili kutotoa mzunguko wa 3800 Hz. Je, hupokea frequency gani ikiwa kasi ya sauti ni 330 m/s?
Solution
Kwanza tai kusikia\(\displaystyle 4.23×10^3Hz\)
Pili tai kusikia\(\displaystyle 3.56×10^3Hz\)
52. Je, ni kasi ya chini ambayo chanzo lazima kusafiri kuelekea wewe ili uweze kusikia kwamba mzunguko wake ni Doppler kubadilishwa? Hiyo ni kasi gani inayozalisha mabadiliko ya 0.300% siku ambapo kasi ya sauti ni 331 m/s?
17.5: Kuingiliwa kwa Sauti na Resonance: Mawimbi ya Kusimama katika nguzo
53. Gari la “showy” lililojengwa kwa desturi lina pembe mbili za shaba zinazotakiwa kuzalisha mzunguko huo lakini kwa kweli hutoa 263.8 na 264.5 Hz. Nini mzunguko wa kupiga huzalishwa?
Suluhisho
0.7 Hz
54. Ni masafa gani ya kupiga yatakuwapo:
(a) Ikiwa maelezo ya muziki A na C yanachezwa pamoja (masafa ya 220 na 264 Hz)?
(b) Kama D na F ni kucheza pamoja (frequency ya 297 na 352 Hz)?
(c) Kama zote nne ni alicheza pamoja?
55. Ni masafa gani ya kupiga matokeo ikiwa nyundo ya piano inapiga masharti matatu ambayo hutoa masafa ya 127.8, 128.1, na 128.3 Hz?
Suluhisho
0.3 Hz, 0.2 Hz, 0.5 Hz
56. tuner piano kusikia kuwapiga kila 2.00 s wakati kusikiliza 264.0-Hz tuning uma na moja piano kamba. Je! Ni masafa mawili ya iwezekanavyo ya kamba?
57. (a) Ni mzunguko gani wa msingi wa tube ya urefu wa 0.672 m, wazi kwa mwisho wote, siku ambapo kasi ya sauti ni 344 m/s?
(b) Je, ni mzunguko wa harmonic yake ya pili?
Suluhisho
(a) 256 Hz
(b) 512 Hz
58. Ikiwa chombo cha upepo, kama vile tuba, kina mzunguko wa msingi wa 32.0 Hz, ni nini overtones yake ya kwanza ya tatu? Imefungwa kwa mwisho mmoja. (Overtones ya tuba halisi ni ngumu zaidi kuliko mfano huu, kwa sababu ni tube tapered.)
59. Je, ni overtones tatu za kwanza za bassoon ambayo ina mzunguko wa msingi wa 90.0 Hz? Ni wazi katika mwisho wote. (Overtones ya bassoon halisi ni ngumu zaidi kuliko mfano huu, kwa sababu mwanzi wake mara mbili hufanya kutenda zaidi kama tube imefungwa mwisho mmoja.)
Suluhisho
180 Hz, 270 Hz, 360 Hz
60. Je, filimbi lazima iwe kwa muda gani ili uwe na mzunguko wa msingi wa 262 Hz (mzunguko huu unafanana na katikati ya C kwa kiwango kikubwa cha chromatic) siku ambapo joto la hewa ni 20.0ºC? Ni wazi katika mwisho wote.
61. Ni urefu gani unapaswa kuzalisha mzunguko wa msingi wa 110 Hz siku ambapo kasi ya sauti ni 343 m/s? Ni wazi katika mwisho wote.
Suluhisho
1.56 m
62. Urefu wa tube ambayo ina mzunguko wa msingi wa 176 Hz na overtone ya kwanza ya 352 Hz ikiwa kasi ya sauti ni 343 m/s?
63. (a) Pata urefu wa bomba la chombo imefungwa kwa mwisho mmoja ambayo hutoa mzunguko wa msingi wa 256 Hz wakati joto la hewa ni 18.0ºC.
(b) Ni mzunguko gani wa msingi katika 25.0ºC?
Suluhisho
(a) 0.334 m
(b) 259 Hz
64. Kwa sehemu gani mzunguko unaozalishwa na chombo cha upepo hubadilika wakati joto la hewa linatoka 10.0ºC hadi 30.0ºC? Hiyo ni, kupata uwiano wa frequency katika joto hilo.
65. Mfereji wa sikio huwa kama bomba lililofungwa upande mmoja. (Angalia [kiungo].) Ikiwa mifereji ya sikio inatofautiana kwa urefu kutoka 1.80 hadi 2.60 cm kwa idadi ya watu wastani, ni aina gani ya masafa ya msingi ya resonant? Chukua joto la hewa kuwa 37.0ºC, ambalo ni sawa na joto la mwili. Matokeo haya yanahusianaje na kiwango dhidi ya grafu ya mzunguko ([kiungo] cha sikio la mwanadamu?
Suluhisho
3.39 hadi 4.90 kHz
66. Tumia overtone ya kwanza katika mfereji wa sikio, ambayo inafanana na tube ya urefu wa 2.40-cm imefungwa mwisho mmoja, kwa kuchukua joto la hewa kuwa 37.0ºC. Je, sikio ni nyeti hasa kwa mzunguko huo? (Resonances ya mfereji wa sikio ni ngumu na sura yake isiyo ya kawaida, ambayo tutapuuza.)
67. makadirio ghafi ya uzalishaji sauti ni kufikiria vifungu kupumua na mdomo kuwa tube resonating kufungwa upande mmoja. (Angalia Kielelezo.)
(a) Ni mzunguko gani wa msingi ikiwa tube ni urefu wa 0.240-m, kwa kuchukua joto la hewa kuwa 37.0ºC?
(b) Mzunguko huu ungekuwa nini ikiwa mtu huyo alibadilisha hewa na heliamu? Fikiria utegemezi wa joto sawa kwa heliamu kama kwa hewa.
Suluhisho
(a) 367 Hz
(b) 1.07 kHz
68. (a) Wanafunzi katika maabara ya fizikia wanaulizwa kupata urefu wa safu ya hewa katika tube iliyofungwa kwenye mwisho mmoja ambayo ina mzunguko wa msingi wa 256 Hz. Wanashikilia tube kwa wima na kuijaza kwa maji hadi juu, kisha kupunguza maji wakati uma wa 256-Hz tuning ni rung na kusikiliza resonance kwanza. Je! Joto la hewa ni nini ikiwa resonance hutokea kwa urefu wa 0.336 m?
(b) Kwa urefu gani wataona resonance ya pili (overtone ya kwanza)?
69. Ni masafa gani ambayo tube ya urefu wa 1.80-m itazalisha katika kiwango cha kusikia saa 20.0ºC ikiwa:
(a) tube imefungwa kwa mwisho mmoja?
(b) Ni wazi katika mwisho wote?
Suluhisho
(a)\(\displaystyle f_n=n(47.6 Hz),n=1, 3, 5,..., 419\)
(b)\(\displaystyle f_n=n(95.3 Hz),n=1, 2, 3,..., 210\)
17.6: Kusikia
70. Sababu ya\(\displaystyle 10^{−12}\) kiwango kikubwa ambacho sikio linaweza kujibu, kutoka kizingiti hadi kile kinachosababisha uharibifu baada ya kufidhiliwa kwa muda mfupi, ni ajabu sana. Kama unaweza kupima umbali juu ya aina moja na chombo moja na umbali ndogo unaweza kupima mara 1 mm, nini itakuwa kubwa kuwa?
Suluhisho
\(\displaystyle 1×10^6km\)
71. Mifumo ambayo sikio hujibu hutofautiana kwa sababu ya\(\displaystyle 10^3\). Tuseme speedometer juu ya gari yako kipimo kasi tofauti na sababu hiyo ya\(\displaystyle 10^3\), na kasi kubwa inasoma ni 90.0 mi/h.
72. Je, ni masafa ya karibu zaidi ya 500 Hz ambayo mtu wa kawaida anaweza kutofautisha wazi kuwa tofauti katika mzunguko kutoka 500 Hz? Sauti hazipo wakati huo huo.
Suluhisho
498.5 au 501.5 Hz
73. Je, mtu wa kawaida anaweza kusema kwamba sauti ya 2002-Hz ina mzunguko tofauti kuliko sauti ya 1999-Hz bila kucheza nao wakati huo huo?
74. Ikiwa redio yako inazalisha kiwango cha wastani cha sauti cha 85 dB, ni nini cha chini cha kiwango cha sauti ambacho ni wazi chini sana?
Suluhisho
82 dB
75. Je, unaweza kuwaambia kwamba mwenzako wa kiume aligeuka sauti kwenye TV ikiwa kiwango chake cha wastani cha sauti kinatoka 70 hadi 73 dB?
76. Kulingana na grafu katika Kielelezo, ni nini kizingiti cha kusikia katika decibels kwa frequency ya 60, 400, 1000, 4000, na 15,000 Hz? Kumbuka kuwa vifaa vingi vya umeme vya AC vinazalisha 60 Hz, muziki ni kawaida 400 Hz, mzunguko wa kumbukumbu ni 1000 Hz, unyeti wako wa juu ni karibu na 4000 Hz, na TV nyingi za zamani zinazalisha whine 15,750 Hz.
Solution
takriban 48, 9, 0, -7, na 20 dB, kwa mtiririko huo
77. Ni viwango gani vya sauti ambavyo vinapaswa sauti za masafa 60, 3000, na 8000 Hz kuwa na sauti kubwa sawa na sauti ya 40-dB ya mzunguko 1000 Hz (yaani, kuwa na sauti kubwa ya simu 40)?
78. Je, ni kiwango cha kiwango cha sauti cha takriban katika decibels ya sauti ya 600-Hz ikiwa ina sauti kubwa ya simu 20? Ikiwa ina sauti kubwa ya simu za 70?
Suluhisho
(a) 23 dB
(b) 70 dB
79. (a) Ni sauti gani katika simu za sauti zilizo na masafa ya 200, 1000, 5000, na 10,000 Hz, ikiwa wote ni sawa na kiwango cha sauti cha 60.0-dB?
(b) Kama wote ni 110 dB?
(c) Kama wote ni katika 20.0 dB?
80. Tuseme mtu ana kupoteza kusikia 50-dB katika mzunguko wote. Kwa sababu ngapi za 10 ambazo sauti za kiwango cha chini zinahitaji kupanuliwa ili kuonekana kuwa kawaida kwa mtu huyu? Kumbuka kuwa amplification ndogo ni sahihi kwa sauti kali zaidi ili kuepuka uharibifu zaidi wa kusikia.
Suluhisho
Tano sababu ya 10
81. Ikiwa mwanamke anahitaji amplification ya\(\displaystyle 5.0×10^{12}\) mara kiwango cha kizingiti ili kumwezesha kusikia katika masafa yote, ni nini kupoteza kwake kwa ujumla kusikia katika dB? Kumbuka kuwa amplification ndogo ni sahihi kwa sauti makali zaidi ili kuepuka uharibifu zaidi kwa kusikia kwake kutoka ngazi ya juu ya 90 dB.
82. (a) Je! Ni kiwango gani katika watts kwa mita ya mraba ya sauti ya 200-Hz isiyo na sauti?
(b) Je! Ni kiwango gani katika watts kwa mita ya mraba ya sauti isiyoonekana ya 4000-Hz?
Suluhisho
(a)\(\displaystyle 2×10^{−10}W/m^2\)
(b)\(\displaystyle 2×10^{−13}W/m^2\)
83. (a) Pata kiwango cha watts kwa mita ya mraba wa sauti ya 60.0-Hz yenye sauti kubwa ya simu za 60.
(b) Pata kiwango cha watts kwa mita moja ya mraba ya sauti ya 10,000-Hz yenye sauti kubwa ya simu 60.
84. Mtu ana kizingiti cha kusikia 10 dB juu ya kawaida saa 100 Hz na 50 dB juu ya kawaida saa 4000 Hz. Ni kiasi gani kikubwa zaidi lazima sauti ya 100-Hz iwe kuliko sauti ya 4000-Hz ikiwa wote ni vigumu kusikilizwa kwa mtu huyu?
Suluhisho
2.5
85. Mtoto ana kupoteza kusikia ya dB 60 karibu na 5000 Hz, kutokana na mfiduo wa kelele, na kusikia kawaida mahali pengine. Ni kiasi gani kikubwa zaidi ni sauti ya 5000-Hz kuliko sauti ya 400-Hz ikiwa wote hawawezi kusikilizwa kwa mtoto?
86. Je, ni uwiano wa ukubwa wa sauti mbili za mzunguko unaofanana ikiwa ya kwanza haipatikani kama sauti zaidi kwa mtu kuliko ya pili?
Suluhisho
1.26
17.7: Ultrasound
Isipokuwa vinginevyo imeonyeshwa, kwa matatizo katika sehemu hii, kudhani kwamba kasi ya sauti kupitia tishu za binadamu ni 1540 m/s
87. Je! Ni kiwango cha sauti gani katika decibels ya ultrasound ya kiwango 105W/m2, kilichotumiwa kuponda tishu wakati wa upasuaji?
Suluhisho
170 dB
88. Je, ni 155-dB ultrasound katika kiwango cha intensities kutumika kwa inapokanzwa kina? Tumia kiwango cha ultrasound hii na ulinganishe kiwango hiki na maadili yaliyotajwa katika maandiko.
89. Pata kiwango cha sauti cha sauti katika decibels ya\(\displaystyle 2.00×10^{–2}W/m^2\) ultrasound kutumika katika uchunguzi wa matibabu.
Suluhisho
103 dB
90. Kuchelewa kwa muda kati ya maambukizi na kuwasili kwa wimbi lililojitokeza la ishara kwa kutumia ultrasound kusafiri kupitia kipande cha tishu za mafuta ilikuwa 0.13 ms. Je, tafakari hii ilitokea kwa kina gani?
91. Katika matumizi ya kliniki ya ultrasound, transducers daima ni pamoja na ngozi na safu nyembamba ya gel au mafuta, badala ya hewa ambayo vinginevyo kuwepo kati ya transducer na ngozi.
(a) Kutumia maadili ya impedance acoustic iliyotolewa katika Jedwali kuhesabu kiwango reflection mgawo kati ya vifaa transducer na hewa.
(b) Kuhesabu kiwango reflection mgawo kati ya vifaa transducer na gel (kuchukua kwa tatizo hili kwamba impedance yake acoustic ni sawa na ile ya maji).
(c) Kulingana na matokeo ya mahesabu yako, kueleza kwa nini gel hutumiwa.
Suluhisho
(a) 1.00
(b) 0.823
(c) Gel hutumiwa kuwezesha maambukizi ya ultrasound kati ya transducer na mwili wa mgonjwa.
92. (a) Tumia mzunguko wa chini wa ultrasound ambayo itawawezesha kuona maelezo kama ndogo kama 0.250 mm katika tishu za binadamu.
(b) Ni kina cha ufanisi ambacho sauti hii inafaa kama uchunguzi wa uchunguzi?
93. (a) Kupata ukubwa wa undani ndogo zaidi inayoonekana katika tishu za binadamu na 20,0-MHz ultrasound.
(b) Je, kina chake cha kupenya kina kina cha kutosha kuchunguza jicho lote (karibu 3.00 cm inahitajika)?
(c) Je, ni wavelength ya ultrasound kama hiyo katika hewa ya 0ºC?
Suluhisho
(a) 77.0 μm
(b) Ufanisi wa kupenya kwa kina = 3.85 cm, ambayo ni ya kutosha kuchunguza jicho.
(c) 16.6 μm
94. (a) Nyakati za Echo zinapimwa na scanners za uchunguzi wa ultrasound ili kuamua umbali wa kutafakari nyuso kwa mgonjwa. Ni tofauti gani katika nyakati za echo kwa tishu zilizo 3.50 na 3.60 cm chini ya uso? (Tofauti hii ni wakati mdogo wa kutatua scanner kuona maelezo kama ndogo kama 0.100 cm, au 1.00 mm. Ubaguzi wa tofauti ndogo wakati unahitajika kuona maelezo madogo.)
(b) Jadili kama kipindi\(\displaystyle T\) cha ultrasound hii lazima iwe ndogo kuliko azimio la chini la wakati. Ikiwa ndivyo, ni mzunguko wa chini wa ultrasound na ni kwamba nje ya kawaida ya ultrasound ya uchunguzi?
95. (a) Jinsi mbali mbali ni tabaka mbili za tishu kwamba kuzalisha echoes kuwa na dur-safari mara (kutumika kupima umbali) kwamba tofauti na\(\displaystyle 0.750 μs\)?
(b) Ni mzunguko gani wa chini unapaswa kuona ultrasound hii ndogo?
Suluhisho
(a)\(\displaystyle 5.78×10^{–4}m\)
(b)\(\displaystyle 2.67×10^6Hz\)
96. (a) Popo hutumia ultrasound kutafuta njia yake kati ya miti. Kama popo hii inaweza kuchunguza echoes 1.00 ms mbali, nini umbali wa chini kati ya vitu inaweza kuchunguza?
(b) Je, umbali huu unaweza kueleza ugumu kwamba popo kupata mlango wazi wakati wao ajali kuingia katika nyumba?
97. Dolphin anaweza kusema katika giza kwamba ultrasound echoes kupokea kutoka papa wawili kuja kutoka vitu viwili tofauti tu kama papa ni kutengwa na 3.50 m, moja kuwa mbali sana kuliko nyingine.
(a) Ikiwa ultrasound ina mzunguko wa 100 kHz, onyesha uwezo huu hauwezi kupunguzwa na wavelength yake.
(b) Ikiwa uwezo huu unatokana na uwezo wa dolphin kuchunguza nyakati za kuwasili za echoes, ni tofauti gani ya wakati mdogo ambayo dolphin inaweza kutambua?
Suluhisho
(a)\(\displaystyle v_w=1540 m/s=fλ⇒λ=\frac{1540 m/s}{100×10^3Hz}=0.0154 m < 3.50 m.\)
Kwa sababu wavelength ni mfupi sana kuliko umbali katika swali, wavelength sio sababu ya kupunguza.
(b) 4.55 ms
98. Echo ya uchunguzi wa ultrasound inaonekana kutoka kwa kusonga damu na kurudi kwa mzunguko wa 500 Hz juu kuliko 2.00 MHz yake ya awali. Je! Ni kasi gani ya damu? (Fikiria kwamba mzunguko wa 2.00 MHz ni sahihi kwa takwimu saba muhimu na 500 Hz ni sahihi kwa takwimu tatu muhimu.)
99. Ultrasound ilijitokeza kutoka kwenye damu inayokuja inayohamia saa 30.0 cm/s imechanganywa na mzunguko wa awali wa 2.50 MHz ili kuzalisha beats. Mzunguko wa kupiga ni nini? (Fikiria kwamba mzunguko wa 2.50 MHz ni sahihi kwa takwimu saba muhimu.)
Suluhisho
974 Hz
(Kumbuka: tarakimu za ziada zilihifadhiwa ili kuonyesha tofauti.)