全国中学生物理竞赛课件13:波的几何描述与特征现象(5)

2018-12-23 23:38

有一口竖直井,井底有水,它可与f≥7Hz的某些

频率发生共鸣.若声波在该井里的空气中的传播速度为347.2 m/s,试问这口井至少有多深?

当声波频率f=7 Hz时,波长:

v347.2???m?49.6mf7那么井深至少为波长四分之一即12.4 m

时,空气柱与音叉可发生共鸣

这样一个井的深度,还可能与频率大于

2n?17Hz、波长短于49.6 m、但波长的4倍恰等于12.4 m的某些声波发生共鸣!

音叉与频率为250 Hz的标准声源同时发音,产生

1.5 Hz的拍音.当音叉叉股粘上一小块橡皮泥时,拍频增大了.将该音叉放在盛水的细管口,如图所示,连续调节水面的高度,当空气柱高度相继为0.34 m和1.03 m时发生共鸣.求声波在空气中的声速,画出空气柱中的驻波波形图.

标准声频率为250 Hz,拍频1.5 Hz,粘上橡皮后音叉频率减小,与标准声的拍频增大,可知音叉原频率为比标准声频率低,为248.5 Hz

由共鸣时空气柱长度知1.03?0.34??則V??f?343m/s??1.38m2?多普勒效应

设定:波源相对于介质的速度u;观察者相对于介质的速度v;

波在介质中速度V;观察者接收到的频率f.

㈠波源与观察者相对介质静止

f??Vf′;波源频率.

㈡波源固定,观察者以v向着波源或背离波源运动

??VVT?f此时相当于波以速度V?vV?v.

V±v通过观察者,故f????(1?v)f㈢波源以速度u相对于介质向着或背离观察者运动,观察者静止

?VTV如图,此时相当于波长缩短或增长为??uT,故

f??VVV???VT?uT?V?f.

㈣波源与观察者同时相对介质运动

λuuTf??V?vV?vVT?uT?V?ufu??车以80 km/h速度行驶,从对面开来超高速列车,向背后奔

专题13-例4驶而去.此间超高速车所发出的汽笛声开始若听取“哆”音,后来听到的则是降低的“咪”音(假定“哆”音和“咪”音的频率之比为8/5).设声速为1200 km/h,则超高速列车的时速是多少?这时,对站在路旁的人而言,超高速列车通过他前后声音的频率之比是多少?而对与超高速列车同向行驶、车速为80 km/h的车上乘客而言,他被超高速列车追过前后所闻汽笛声音的频率之比又是多少?

设“哆”音频率为f1;低“咪”音频率为f2,有

对相向而行的乘客:

f1(1200?80)(1200?u)8由??得u?200km/hf2(1200?u)(1200?80)5V7fV?u前V?u对静止的路旁观察者:由???Vf后V?u5V?u对同向而行的乘客:V?vf超前V?u?V?v??V?u?由??f超后V?v?V?v??V?u?V?uV?vf1?f0V?uV?vf2?f0V?u49?40飞机在上空以速度v=200m/s做水平飞行,发出频率为f0=

专题13-例52000 Hz的声波.静止在地面上的观察者测定,当飞机越过观察者上空时,观察者4s内测出的频率从f1=2400 Hz降为f2=1600 Hz.已知声波在空气中速度为V=330 m/s.试求飞机的飞行高度.

观察者接收到的频率先高后低,说明声源与观察者先接近后远Av离!作出示意图:

αu?vcosuBβhM?AuB?vcos?BvuAVf1?f0V?vcos?由几何关系:vt11?cos??40V33f2?f0?cos??V?vcos?80?h?cot??cot??代入数据后得vth?cot??cot?h?1096m


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