Сборник задач. Углубленный уровень. 3. Звук

          

ТВЕРДАЯ СРЕДА. 3. Звук

3.3.1. Диапазон звуковых волн, который слышит человек, простирается от $20$ до $10000$ Гц. Скорость звука $330$ м/с. В каком диапазоне лежат длины этих волн?

3.3.2. а) Определите амплитуду скорости и относительной деформации звука на частоте $\nu = 1$ кГц в области болевых ощущений (средняя интенсивность волны $w = 1$ Вт/м ) и вблизи порога слышимости (средняя интенсивность волны $~ 10^{-12}$ Вт/м2). Плотность воздуха равна $\rho = 1,3$ кг/м3, скорость звука в воздухе $с = 330$ м/с. б) Чему равно максимальное смещение частиц воздуха в таких волнах и максимальное давление?

3.3.3. а) На прямом участке шоссе расположен источник звука. При приближении к нему со скоростью v приемник автомобиля регистрирует частоту колебаний давления $\nu_1$ при удалении - $\nu_2$, $\nu_2 < \nu_1$ (см. рисунок). Ветра нет. Чему равна частота звука, испускаемого источником? Чему равна скорость звуковой волны? б) Решите задачу а) для случая, когда источник вместе с ветром движется, со скоростью и в направлении движения автомобиля, $u < v$. в)* Какую частоту колебаний давления регистрирует приемник, установленный на автомобиле в задаче а), от того же источника, но расположенного на $Н$ выше, в момент, когда автомобиль находился на расстоянии $x$ от прежнего положения источника (см. рисунок).

3.3.4. Распределение скоростей в плоской звуковой волне, бегущей со скоростью с вдоль оси $x$ в нулевой момент времени - косинусоида с амплитудой $v_0$ и периодом $\lambda$: $v = v_0cos(2\pi x/\lambda)$ (см. рисунок). Определите распределение скоростей и относительных деформаций в этой волне в момент времени $t$. Какими будут эти распределения в случае, когда волна бежит в противоположную сторону?

3.3.5. а) Прибор для демонстрации интенсивности звука имеет сначала два одинаковые - верхний и нижний - воздушные звукопроводы. На какое минимальное расстояние нужно опустить нижний звукопровод, чтобы максимально ослабить звучание рупора $B$ на частоте $\nu = 200$ Гц (см. рисунок)? Скорость звука равна $330$ м/с.