ملف تدريبي: انتشار الموجات الصوتية

في هذا الملف التدريبي، سوف نتدرَّب على ربط درجة حرارة الغاز الذي تنتشر فيه موجات الصوت بسرعة انتشار الموجات.

س١:

ما سرعة الصوت في وسطٍ يُنتِج فيه ترددٌ مقداره 100 كيلو هرتز طولًا موجيًّا مقداره 5.96 سم؟

  • أ 3 . 4 3 × 1 0 m/s
  • ب 4 . 6 5 × 1 0 m/s
  • ج 7 . 0 8 × 1 0 m/s
  • د 5 . 9 6 × 1 0 m/s
  • ه 2 . 4 9 × 1 0 m/s

س٢:

ما تردُّد الصوت الذي طوله الموجي 0.10 م عندما تكون سرعة الصوت 340 m/s؟

س٣:

يتذبذب وتر جيتار بتردُّد مقداره 0.100 kHz ويُنتِج موجة صوت. إذا كانت سرعة موجة الصوت 343 m/s، فما طولها الموجي؟

س٤:

تبلغ درجة الحرارة التي يمكن أن يصل إليها الهواء في الصحراء الكبرى56.0C. ما سرعة الصوت في الهواء في درجة الحرارة هذه؟

س٥:

يستخدم خفاش موجات صوتية ترددها 1.00×10 Hz لتحديد موقع الحشرات. إذا كانت موجات الصوت تنتقل في الهواء بسرعة 343 m/s، فما الطول الموجي لموجات الصوت؟

س٦:

يُستخدَم جهاز موجات فوق صوتية في مهنة الطب؛ حيث يَستخدم هذا الجهاز موجات صوتية يزيد ترددها على المدى السمعي للإنسان. إذا كان تردد الصوت الناتج عن الجهاز يساوي 30 kHz، فما الطول الموجي للموجات فوق الصوتية في العظام، إذا كانت سرعة الصوت في العظام تساوي 3.0×10 m/s؟

س٧:

هناك موجات فوق صوتية تشخيصية ذات تردُّد 5.00 ميجا هرتز تُستخدَم لفحص عدم الانتظام في أحد الأنسجة الرخوة.

ما الطول الموجي لهذه الموجة الصوتية في الهواء إذا كانت سرعة الصوت تساوي 343 m/s؟

إذا كانت سرعة الصوت في النسيج تساوي 1800 m/s، فما الطول الموجي لهذه الموجة في النسيج؟

س٨:

يعمل مهندس توكيد جَودة في إحدى شركات تصنيع أواني القلي، طُلب من ذلك المهندس التأكد من جودة خط إنتاج جديد لأوانٍ مطلية بطبقة مانعة للالتصاق. يجب أن يكون سُمْك هذه الطبقة 1.00 mm. إحدى الطرق لاختبار سُمْك الطبقة؛ أن يأخذ المهندس نسبة مئوية محددة من الأواني المصنَّعة، ويزيل الطبقة عنها، ثم يقيس سُمْك هذه الطبقة باستخدام ميكرومتر. لكن هذه الطريقة إتلافية. بدلًا من ذلك، قرَّر المهندس أن يختبر كل إناء على حِدةٍ باستخدام طريقة غير إتلافية. يُستخدم محوِّل إشارة (ترانسديوسر) يعمل بالموجات فوق الصوتية؛ حيث يصدر موجات صوتية ترددها 𝑓=25.0 kHz. يتم إرسال الموجات الصوتية خلال الطبقة فتنعكس عن السطح الفاصل بين الطبقة والإناء المعدني، ويتم تسجيل الزمن. يصل الطول الموجي للموجات فوق الصوتية في الطبقة إلى 0.0760 mm. ما الزمن الذي يتم تسجيله إذا كانت الطبقة بالسُمْك المطلوب؟

س٩:

كم يمثِّل تردُّدُ موجة الصوت الصادرة عن اهتزاز آلة نفخ في هواء عند درجة حرارة 10.0C من تردُّدَ الموجة في هواء عند درجة حرارة 30.0C؟

س١٠:

يلتقط خفاشٌ موجات الصوت المنعكسة لصيحاته لتحديد موقع فريسته من الحشرات التي تبعُد 3.00 m.

احسب الفترة الزمنية بين إصدار الخفاش صيحته والتقاطه لانعكاسها. على فرض أن درجة حرارة الهواء تساوي 5.0C.

احسب الفترة الزمنية بين إصدار الخفاش صيحته والتقاطه لانعكاسها. على فرض أن درجة حرارة الهواء تساوي 35C.

ما نسبة الخطأ في قيمة الفترة الزمنية بين إصدار الخفاش صيحته والتقاطه لانعكاسها الناتجة عند تغيُّر درجة حرارة الهواء بمقدار 30C؟

س١١:

ضُرِبت شوكة رنَّانة تردُّدها 110 Hz فبدأت في الاهتزاز. يوجد مقياس لمستوى الصوت على بُعْد 17 m. استغرق الصوت 0.25 s للوصول إلى المقياس. ما العدد الموجي للصوت الناتج عن الشوكة الرنَّانة؟

س١٢:

تبعث الدلافين موجات صوتية تستخدمها للتواصل فيما بينها. إذا كان الطول الموجي للموجات المنبعثة يساوي 3.0 cm، وسرعة الصوت في الوسط تساوي 1180 m/s، فما الزمن الدوري للموجة الصوتية؟

  • أ 0 . 4 0 × 1 0 s
  • ب 2 . 5 × 1 0 s
  • ج 1 . 6 × 1 0 s
  • د 0 . 4 0 × 1 0 s
  • ه 2 . 5 × 1 0 s

س١٣:

يصدر دولفين صوتًا في الهواء وفي مياه البحر. إذا كانت درجة حرارة الهواء 30.0C، فما نسبة الطول الموجي للصوت في الهواء إلى الطول الموجي له في مياه البحر؟ اعتبر 1.225 kg/m3 قيمة كثافة الهواء، و1000 kg/m3 قيمة كثافة مياه البحر.

س١٤:

يصدر الخفاش موجة صوتية تردُّدُها 87 kHz، وتنتقل الموجات الصوتية خلال الهواء بسرعة 343 m/s.

ما الزمن الدوري للموجة؟

  • أ 0 . 8 3 × 1 0 s
  • ب 2 . 1 × 1 0 s
  • ج 7 . 6 × 1 0 s
  • د 1 . 2 × 1 0 s
  • ه 5 . 2 × 1 0 s

ما الطول الموجي للموجة الصوتية؟

  • أ 4 . 0 × 1 0 m
  • ب 0 . 2 5 × 1 0 m
  • ج 3 . 9 × 1 0 m
  • د 2 . 5 × 1 0 m
  • ه 1 . 6 × 1 0 m

س١٥:

ما سرعة موجة الصوت التي تردُّدها 1‎ ‎370 Hz وطولها الموجي 0.256 m؟

س١٦:

الكثافة 𝜌 لعيِّنة من مائع مُعيَّن تساوي 1370 kg/m3 ومُعامِل المرونة الحجمية للعيِّنة 𝛽 يساوي 3.650 GPa. ما سرعة الصوت عَبْر هذه العيِّنة؟

س١٧:

يستطيع سونار غوَّاصة قياس أزمنة الصدى بدقة 0.001000 s. حدِّد أصغر فرق في المواضع يُمكِن استخدام السونار لرصده. استخدِم القيمة 1030 kg/m3 لكثافة الماء، والقيمة 2.340 GPa لمُعامِل المرونة الحجمية للماء.

س١٨:

تُصدِر امرأة صيحةً تردُّدُها 1130 Hz. أوجد الطول الموجي للموجة الصوتية الناتجة. اعتبر القيمة 342 m/s قيمة سرعة الصوت.

س١٩:

حسب عالم فيزياء في عرض للألعاب النارية التفاوت الزمني بين رؤية الانفجار وسماع صوته فوجد أنه يساوي 0.840 s. درجة حرارة الهواء في المنطقة التي أُقيم فيها عرض الألعاب النارية تساوي 20.0C.

ما بُعْد الانفجار، مع إهمال الزمن المُستغرَق في وصول الضوء إلى عالم الفيزياء؟

أوجد الفرق بين المسافة المحسوبة بين عالم الفيزياء والانفجار عند عدم إهمال سرعة الضوء والمسافة المحسوبة عند إهمالها.

  • أ 1 5 . 3 × 1 0 m
  • ب 2 . 8 8 × 1 0 m
  • ج 1 2 . 6 × 1 0 m
  • د 3 . 2 9 × 1 0 m
  • ه 1 0 . 3 × 1 0 m

س٢٠:

سرعة الصوت خلال غاز مثالي عند درجة حرارة 200 K تساوي 100 m/s. ما سرعة الصوت خلال نفس الغاز عند درجة حرارة 800 K؟

س٢١:

احسب سرعة الصوت في غاز مثالي درجة حرارته 273 K.

س٢٢:

ما الطول الموجي لزلزال تردُّده 9.00 Hz، قطع مسافة 82.0 km خلال 20.0 s؟

س٢٣:

تستطيع أذناك التمييز بين الأصوات التي يساوي الفارق الزمني بين وصولها إلى إحدى الأذنين والأذن الأخرى قيمة صغيرة جدًّا تساوي 0.34 ms فقط، ويُفيد ذلك في تحديد مصدر الأصوات ذات التردُّدات المُنخفِضة.‎‎ يوجد مصدر صوت ذي تردُّد مُنخفِض على يمين شخص تفصل بين أذنَيْهِ مسافة 2.0×10 mm تقريبًا، وتبلغ سرعة الصوت الناتج 340 m/s.

ما الفترة الزمنية التي تفصل بين وصول الصوت إلى الأذن اليمنى ووصوله إلى الأذن اليسرى؟

افترِض أن نفس الشخص كان يُمارِس غوص السكوبا وهناك مصدر صوت مُنخفِض التردُّد على يمين هذا الشخص. أوجد الفترة الزمنية التي تفصل بين وصول الصوت إلى الأذن اليمنى ووصوله إلى الأذن اليسرى. استخدِم القيمة 1500 m/s لسرعة الصوت في الماء.

تستخدم نجوى ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. معرفة المزيد حول سياسة الخصوصية لدينا.