1. คนที่มีบ้านพักริมทางรถไฟมักตรวจสอบว่าจะมีขบวนระไฟผ่านหรือไม่ โดยใช้หูแนบกับรางรถไฟ เพราะเหตุใดจึงทำเช่นนั้น
ตอบ
เนื่องจากเสียงเดินทางในของแข็ง (รางเหล็ก) ได้ดีกว่าในอากาศ ถ้ามีรถไฟแล่นมา เราจะได้ยินเสียงรถไฟเร็วกว่าปกติ
**********************************************
2. ในเวลากลางคืน อากาศบริเวณพื้นดินเย็นกว่าอากาศบริเวณที่อยู่สูงขึ้นไป ถ้านักเรียนเป่าขลุ่ย เสียงขลุ่ยจะมีการหักเหอย่างไร จงอธิบายและวาดภาพประกอบ
ตอบ
คลื่นเสียงเมื่อเคลื่อนที่ผ่านจากอุณหภูมิต่ำไปยังอุณหภูมิสูง จะหักเหออกจากเส้นปกติไปเรื่อย ๆ จนถึงตำแหน่งเกิดมุมวิกฤต แล้วคลื่นเสียงจึงจะสะท้อนกลับลงมา คลื่นเสียงจะเคลื่อนที่จากอุณหภูมิสูงมายังอุณหภูมิต่ำจะหักเหเข้าหาเส้นปกติ ดังรูป
3. ระดับความเข้มเสียงมากที่สุดกี่เดซิเบลที่มนุษย์ไม่ควรฟังติดต่อกันเกิด 8 ชั่วโมงตามกฎหมายแรงงาน
ตอบ
ดูข้อมูลจากตาราง ระดับความเข้มเสียงคือ 80 เดซิเบล
4. เล่นไวโอลินและกีตาร์ด้วยเสียง D ความถี่ 440 เฮิรตซ์ แต่เสียงที่ออกมาจากเครื่องดนตรีทั้งสองมีคุณภาพเสียงต่างกัน เป็นเพราะเหตุใด
ตอบ
1. จำนวน Harmonic ของเสียงไม่เท่ากัน
2. ความเข้มเสียงไม่เท่ากัน
ทำให้เกิดคลื่นรวมที่มีลักษณะแตกต่างกัน หรือคุณภาพเสียงแตกต่างกัน
**********************************************
5. ความถี่ต่ำสุดที่เกิดจากเครื่องดนตรีชนิดหนึ่งเรียกว่าอะไร
ตอบ
ความถี่มูลฐาน (fundamental frequency)
**********************************************
6. ในบางครั้งเราอาจเรียกสุนัขด้วยการเป่านกหวีดชนิดที่คนไม่ได้ยินเสียง นกหวีดชนิดนี้ ควรให้เสียงความถี่เป็นอย่างไร
ตอบ
เนื่องจากสุนัขได้ยินเสียงในช่วงความถี่ 15-50,000 Hz คนได้ยินเสียงในช่วงความถี่ 20-20,000 Hz ดังนั้น นกหวีตที่ใช้เรียกสุนัข แต่ไม่ให้คนได้ยินต้องอยู่ในช่วงความถี่ 20,000-50,000 Hz
**********************************************
7. เพราะเหตุใดเครื่องดนตรีที่มีขนาดใหญ่ จึงให้ระดับเสียงต่ำกว่าเครื่องดนตรีประเภทเดียวกันที่ขนาดเล็กกว่า เช่น กลองใบใหญ่กับกลองใบเล็ก เป็นต้น
ตอบ
วัตถุที่มีมวลมาก ทำให้เกิดการสั่นได้ยากและช้า ความถี่ธรรมชาติจึงต่ำกว่าวัตถุที่มีขนาดเล็ก ดังนั้น กลองใบใหญ่จึงมีความถี่ต่ำกว่ากลองใบเล็ก เสียงจึงทุ้มกว่า
**********************************************
8. ขวด ก และ ข เป็นขวดชนิดเดียวกัน และมีขนาดเท่ากัน แต่มีระดับน้ำในขวดต่างกัน เมื่อใช้ไม้เคาะด้านข้างของขวดทำให้เกิดเสียง ขวดใดมีระดับเสียงสูงกว่า เพราะเหตุใด อธิบาย ถ้าเป่าที่ปากขวดทำให้เกิดเสียง เสียงจากขวดใดจะมีระดับเสียงสูงกว่า เพราะเหตุใด อธิบาย
- เมื่อใช้ไม้เคาะด้านข้างขวด
ขวด (ข) มีระดับเสียงสูงกว่า เพราะมีมวลน้อยกว่า ทำให้สั่นได้ง่าย ความถี่จึงสูงกว่าขวด (ก)
ขวด (ก) มีระดับเสียงสูงกว่า เพราะขวด (ข) ลำอากาศในขวดยาวกว่า ความยาวคลื่นของอากาศในขวดยาวกว่า ความถี่จึงน้อยกว่าขวด (ก) จึงทำให้เสียงต่ำกว่า
**********************************************
9. ไวโอลินสองตัวความถี่ 438 และ 440 เฮิรตซ์ ถ้าสีไวโอลินทั้งสองพร้อมกัน จะเกิดปรากฏการณ์ใดของเสียง
ตอบ
2 Hz
วิธีทำ
คลื่นเสียงจะมีการซ้อนทับกัน เกิดเสียงดัง - ค่อย เป็นจังหวะ เรียกว่า บีตส์ของเสียง
**********************************************
10. เรือลำหนึ่งกำลังแล่นเข้าหาหน้าผา กัปตันเรือเปิดหวูดส่งสัญญาณเสียงด้วยความถี่คงตัว โดยเปิดสัญญาณอย่างต่อเนื่อง เพราะเหตุใดผู้ฟังบนเรือจึงได้ยินเสียงบีตส์
ตอบ
เพราะเสียงที่สะท้อนกลับมา รวมกับคลื่นเสียงเดิม จึงทำให้เกิดเสียงบีตส์
**********************************************
11. การหาอัตราเร็วของเสียงในของเหลวโดยใช้หลักการของคลื่นนิ่ง ทำได้อย่างไร อธิบาย
ตอบ
การหาอัตราเร็วของเสียงโดยใช้หลักการของคลื่นนิ่ง คือ ให้แหล่งกำเนิดเสียงอยู่ในของเหลว ส่งคลื่นเสียงที่มีความถี่ f ไปในของเหลว จะเกิดการสะท้อนกลับ ดังรูป
12. นักเรียนคิดว่าเป็นไปได้หรือไม่ ที่จะใช้คลื่นเหนือเสียงทำความสะอาดภาชนะที่สกปรกด้วยฝุ่นละออง คราบไขมัน จงอธิบายเหตุผล
ตอบ
เป็นไปได้โดยใช้คลื่นเสียงที่มีความถี่เท่ากับความถี่ธรรมชาติของฝุ่นละออง จะทำให้ฝุ่นละอองสั่นรุนแรงและหลุดออกภาชนะ แต่ภาชนะไม่สั่น เพราะความถี่ธรรมชาติของภาชนะไม่เท่ากับความถี่ของคลื่นเสียง
**********************************************
เพิ่มเติมโจทย์ที่น่าสนใจ
**********************************************
13. A และ B เป็นลำโพง 2 ตัว วางห่างกัน 2 เมตร ในที่โล่ง
P เป็นผู้ฟัง อยู่ห่างจาก A 4 เมตร และห่างจาก B 3 เมตร
เสียงความถี่ต่ำสุดที่หักล้างกันทำให้ P ได้ยินเสียงเบาที่สุดเท่าใด (ความเร็วเสียง 340 m/s)
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดจุด P เป็นจุดที่ฟังเสียงเบาที่สุด เป็นการแทรกสอดแบบหักล้าง
ดังนั้น Path difference =
และ
ดังนั้น
เมื่อ n = 0 d = 2m และ v = 240 m/s
วิเคราะห์สูตร
ใช้สูตร Path difference =
และจากสูตร
วิธีทำ
ที่จุด P ได้ยินเสียงเบาที่สุดแสดงว่าเกิดการแทรกสอดแบบหักล้าง
n = 0 เพราะโจทย์ต้องการหาความถี่ต่ำสุด เพื่อให้ได้ยินเสียงเบาที่สุด
**********************************************
14. S1 และ S2 เป็นลำโพง 2 ตัว อยู่ห่างกัน 6 เมตร ผู้ที่ยืนอยู่ที่จุด P ได้ยินเสียงชัดเจน ถามว่าในระหว่างที่เขาเดินจาก P ไป Q เขาจะรู้สึกว่าเสียงจางหายไปกี่ครั้ง
กำหนดให้ความถี่ของลำโพงทั้งสองมีค่า 510 Hz เท่ากัน และมีเฟสตรงกัน กำหนดความเร็วเสียงในอากาศเท่ากับ 340 m/s PQ = 30 เมตร PO = 54 เมตร และ O เป็นจุดกึ่งกลางระหว่าง S1 และ S2
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดให้ P เป็นจุดที่เสียงดังฟังชัด จึงเป็นการแทรกสอดแบบเสริมสร้าง จึงต้องใช้สูตร
เพื่อที่จะหาค่าตัว n มาเสียก่อน แล้วจึงจะตอบได้ว่าเดินจาก P มาถึง Q เสียงเงียบไปกี่ครั้ง เพราะเสียงดัง-เงียบ จะเกิดสลับกัน และโจทย์ยังกำหนด d = 6 เมตร
และ v = 340 m/s f = 510 Hz เสียงจะเงียบไปกี่ครั้ง n = ?
วิเคราะห์สูตร
จะใช้สูตร
ไม่ได้ เพราะโจทย์บอก P เป็นตำแหน่งเสียงดัง จึงใช้สูตร
วิธีทำ
P เป็นจุดที่เสียงดังชัดเจน แสดงว่า P มีการแทรกสอดแบบเสริมสร้าง
n = 5
นั่นคือ เสียงดัง 5 ครั้ง และถ้าเดินจาก P ไป Q จะได้ยินเสียงจางหายไป 5 ครั้ง (นับ n = 0 เป็นครั้งที่ 1)
P เป็นผู้ฟัง อยู่ห่างจาก A 4 เมตร และห่างจาก B 3 เมตร
เสียงความถี่ต่ำสุดที่หักล้างกันทำให้ P ได้ยินเสียงเบาที่สุดเท่าใด (ความเร็วเสียง 340 m/s)
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดจุด P เป็นจุดที่ฟังเสียงเบาที่สุด เป็นการแทรกสอดแบบหักล้าง
ดังนั้น Path difference =
ใช้สูตร Path difference =
ที่จุด P ได้ยินเสียงเบาที่สุดแสดงว่าเกิดการแทรกสอดแบบหักล้าง
14. S1 และ S2 เป็นลำโพง 2 ตัว อยู่ห่างกัน 6 เมตร ผู้ที่ยืนอยู่ที่จุด P ได้ยินเสียงชัดเจน ถามว่าในระหว่างที่เขาเดินจาก P ไป Q เขาจะรู้สึกว่าเสียงจางหายไปกี่ครั้ง
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดให้ P เป็นจุดที่เสียงดังฟังชัด จึงเป็นการแทรกสอดแบบเสริมสร้าง จึงต้องใช้สูตร
วิเคราะห์สูตร
จะใช้สูตร
P เป็นจุดที่เสียงดังชัดเจน แสดงว่า P มีการแทรกสอดแบบเสริมสร้าง
นั่นคือ เสียงดัง 5 ครั้ง และถ้าเดินจาก P ไป Q จะได้ยินเสียงจางหายไป 5 ครั้ง (นับ n = 0 เป็นครั้งที่ 1)
**********************************************
15.
จากรูป A และ B เป็นลำโพง 2 ตัว อยู่ห่างกัน 3 เมตร ผู้สังเกต ยืนอยู่ที่จุด C ซึ่งได้ยินเสียงชัดเจน
อยากทราบว่าเมื่อเขาเดินเป็นเส้นตรงจาก C เข้าหา B เขาจะรู้สึกได้ยินเสียงจางหายกี่ครั้ง
กำหนดให้ความยาวคลื่นของเสียงจากลำโพงทั้งสองเป็น 0.5 เมตร และมีเฟสตรงกัน
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
จะต้องหาที่ตำแหน่ง C เป็นแนวปฏิบัพที่เท่าใด
5 - 4 = n (0.5)
n = 2 (เป็นแนวปฏิบัพที่ 2)
วิเคราะห์สูตร
วิธีทำ
แนวสุดท้ายจะเกิดการแทรกสอด
(d = ระยะห่างระหว่างลำโพง)
แทนค่า 3 = n (0.5)
n = 6 เป็นแนวปฏิบัพที่ 6
นั่นคือ จะเกิดแนวหักล้างกัน บนเส้นตรง C ไป B จำนวน 4 ครั้ง
15.
อยากทราบว่าเมื่อเขาเดินเป็นเส้นตรงจาก C เข้าหา B เขาจะรู้สึกได้ยินเสียงจางหายกี่ครั้ง
กำหนดให้ความยาวคลื่นของเสียงจากลำโพงทั้งสองเป็น 0.5 เมตร และมีเฟสตรงกัน
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
จะต้องหาที่ตำแหน่ง C เป็นแนวปฏิบัพที่เท่าใด
n = 2 (เป็นแนวปฏิบัพที่ 2)
วิธีทำ
แนวสุดท้ายจะเกิดการแทรกสอด
แทนค่า 3 = n (0.5)
n = 6 เป็นแนวปฏิบัพที่ 6
นั่นคือ จะเกิดแนวหักล้างกัน บนเส้นตรง C ไป B จำนวน 4 ครั้ง
**********************************************
16. ช่องหน้าต่างกว้าง 0.80 เมตร สูง 1.20 เมตร จะให้เสียงที่มีความถี่มากที่สุดเท่าไร ผ่านไปโดยเกิดการเลี้ยวเบนในแนวราบมากที่สุด
กำหนดอุณหภูมิในอากาศ 38 องศาเซลเซียส
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดความกว้างของหน้าต่าง (d = 0.80 เมตร) แต่ความสูง 1.20 เมตร ไม่ต้องนำมาใช้โจทย์ลวงมา โจทย์กำหนดอุณหภูมิของอากาศในขณะนั้นมาให้ (t = 38 องศาเซลเซียส) หาความเร็วเสียงในอากาศได้โดยใช้สูตร
โจทย์ถาม f = ?
วิเคราะห์สูตร ใช้สูตร
วิธีทำ หาความเร็วที่ 38 องศาเซลเซียส จาก
เสียงจะเลี้ยวเบนได้ดีที่สุด เมื่อความกว้างของประตูเท่ากับความยาวคลื่นเสียง นั้นคือจะได้ว่า
353.8 = f x 0.80
f = 442.25 Hz
กำหนดอุณหภูมิในอากาศ 38 องศาเซลเซียส
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดความกว้างของหน้าต่าง (d = 0.80 เมตร) แต่ความสูง 1.20 เมตร ไม่ต้องนำมาใช้โจทย์ลวงมา โจทย์กำหนดอุณหภูมิของอากาศในขณะนั้นมาให้ (t = 38 องศาเซลเซียส) หาความเร็วเสียงในอากาศได้โดยใช้สูตร
วิเคราะห์สูตร ใช้สูตร
f = 442.25 Hz
**********************************************
17. ปล่อยก้อนหินลงในบ่อลึก 4.5 เมตร ได้ยินเสียงก้อนหินกระทบพื้นหลังจากปล่อยไปแล้ว 3.125 วินาที อัตราเร็วของเสียงมีค่าเท่าใด กำหนดให้
บทวิเคราะห์
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดความลึกของบ่อมาให้ (S) = 45 เมตร บอกเวลาที่ก้อนหินใช้ + เวลาที่เสียงใช้ = 3.125 วินาที กำหนด
ถามหาความเร็วของเสียงในอากาศ (V) = ?
วิเคราะห์สูตร จากสูตร
และระยะทาง = ความเร็ว x เวลา
ดังนั้น ระยะทางเสียงใช้ = ความเร็วเสียง x เวลาที่เสียงใช้
วิธีทำ เวลาที่ก้อนหินใช้ + เวลาที่เสียงใช้ = 3.125 ........ (1)
หาเวลาที่ก้อนหินใช้
จาก
t = 3 วินาที
ดังนั้น เวลาที่ก้อนหินใช้ = 3 วินาที
แทนค่าใน (1)
3 + เวลาที่เสียงใช้ = 3.125
เวลาที่เสียงใช้ = 3.125 - 3
= 0.125 วินาที
จาก ระยะทาง = ความเร็ว x เวลา
ดังนั้น ระยะทางเสียงใช้ = ความเร็วเสียง x เวลาที่เสียงใช้
45 m = ความเร็วเสียง x (0.125 S)
ความเร็วเสียง
= 360 m/s
**********************************************
วิเคราะห์คำถาม
โจทย์กำหนดความลึกของบ่อมาให้ (S) = 45 เมตร บอกเวลาที่ก้อนหินใช้ + เวลาที่เสียงใช้ = 3.125 วินาที กำหนด
วิเคราะห์สูตร จากสูตร
ดังนั้น ระยะทางเสียงใช้ = ความเร็วเสียง x เวลาที่เสียงใช้
วิธีทำ เวลาที่ก้อนหินใช้ + เวลาที่เสียงใช้ = 3.125 ........ (1)
หาเวลาที่ก้อนหินใช้
จาก
ดังนั้น เวลาที่ก้อนหินใช้ = 3 วินาที
แทนค่าใน (1)
3 + เวลาที่เสียงใช้ = 3.125
เวลาที่เสียงใช้ = 3.125 - 3
= 0.125 วินาที
จาก ระยะทาง = ความเร็ว x เวลา
ดังนั้น ระยะทางเสียงใช้ = ความเร็วเสียง x เวลาที่เสียงใช้
45 m = ความเร็วเสียง x (0.125 S)
ความเร็วเสียง
**********************************************
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น