Compito di fisica: onde armoniche e suono Simulazione

Le due domande (25 p.ti a domanda) verranno scelte (pi o meno!) tra le seguenti.

Illustra tutte le caratteristiche del suono, mettendole in relazione con le caratteristiche dellonda e specificando preliminarmente la differenza tra suono puro e rumore.

Descrivi il fenomeno dei battimenti, ricavando la loro equazione. Descrivi il fenomeno delle onde stazionarie e determina la frequenza dei modi normali. Descrivi qualitativamente e quantitativamente leffetto Doppler.

Bisogner, poi, svolgere due problemi da scegliere in gruppo di quattro di cui uno da 10 p.ti, due da 15 p.ti e uno da 25 p.ti. Esempi di Problemi da 10 p.ti: 1. Un suono di intensit 3,2 107 W/m2 proveniente dallesterno attraversa perpendicolarmente

una finestra di 1,3 m2. Calcola lenergia che entra nella stanza in 2 minuti. Calcola, poi, il livello di intensit sonora del suono.

2. Unambulanza si muove a 90 km/h ed emette un segnale acustico di 2000 Hz. Calcola la frequenza alla quale un osservatore fermo su un marciapiede sente avvicinarsi la sirena.

3. Di un fischio, che si riflette su una parete di roccia, la eco ci perviene dopo 15s. Si domanda per quanto tempo debba camminare luomo che ha fischiato per raggiungere la base della roccia, muovendosi con la velocit v=4,5Km/h.

4. Due diapason di frequenza rispettivamente f1=400Hz e f2=500Hz, vengono messi simultaneamente in eccitazione. Calcolare la frequenza della vibrazione risultante, la frequenza dellampiezza dei battimenti e il numero di battimenti da essi prodotti in un secondo.

Esempi di Problemi da 15 p.ti: 1. Un segnale acustico a frequenza ultrasonica di 50 kHz, indirizzato verso un camion che si sta

allontanando e diffuso da questo, ritorna indietro e viene ricevuto ad una frequenza di 45.9 kHz. Sapendo che il suono nellaria si propaga a velocit c = 340m/s e nellipotesi che gli effetti del vento siano trascurabili, a quale velocit si sta muovendo il camion?

2. Unautomobile B sta inseguendo su un tratto rettilineo di strada una seconda automobile A. Entrambe si muovono alla massima velocit v=180Km/h. Lauto B, non riuscendo a raggiungere A, suona il clacson. Supponendo che la velocit del suono in aria sia vS=340m/s e che la frequenza del suono sia f = 500Hz, valutare se a bordo dellautomobile A si osserver leffetto Doppler.

3. Una corda fissata ad entrambe le estremit `e lunga 8,40 m e ha una massa di 0,120 kg. Essa sottoposta a una tensione di 96,0 N e viene fatta oscillare. Trovare (a) la velocit delle onde sulla corda; (b) la massima lunghezza donda per unonda stazionaria; (c) la frequenza di questa onda.

4. Due radiotrasmittenti sono situate su una linea che va da Est verso Ovest, a distanza di 6,0 km fra loro, ed emettono un segnale sincrono alla frequenza di 1,0 x 105 Hz. Un viaggiatore, molto distante da esse, vuole determinare la sua posizione angolare rispetto alle trasmittenti dal fatto che, dove si trova, lintensit del segnale diventata nulla. Quali sono le risposte possibili?

Esempi di Problemi da 25 p.ti: 1. Due altoparlanti A e B sono disposti, come in figura, a distanza d = 4 m fra loro ed emettono, in

fase, onde sonore con lunghezza donda = 1 m. Spostandosi lungo la semiretta x si noteranno alcuni minimi.

Determinare quanti sono e in quali posizioni si notano i minimi. (Tratto dalle Olimpiadi italiane della Fisica, selezione regionale, 1992) 2. Una barca a motore procede a velocit v = 9,0 m/s in un tratto di mare con onde periodiche che

fluiscono in una direzione determinata. Il timoniere ha osservato che, muovendosi nello stesso verso del moto ondoso, la prua della barca colpisce 6 creste donda ogni minuto; ne colpisce per 30 al minuto se la barca si muove in senso opposto a quello delle onde. Qual la distanza fra due creste donda, supponendo che la velocit della barca sia maggiore di quella delle onde?