część 5.doc

2. Sygnał wysyłany przez echosondę łodzi podwodnej powrócił po czasie t=3,7 s. W jakiej odległości od łodzi znajduje się przeszkoda, jeżeli szybkość rozchodzenia się dźwięku w wodzie v= 1450 m/s?

3. Kolejarz uderza młotem w szynę. Znajdujący się w odległości l człowiek rejestruje dźwięk biegnący przez szynę i powietrze w chwilach różniących się o Δt = 0,5 s. Szybkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu v= 330 m/s, w stali v= 5300 m/s. Oblicz odległość l.

4. Oblicz długość fali emitowanej przez sondę ultradźwiękową w powietrzu, jeżeli częstotliwość wytworzonych przez nią fal wynosi ƒ= 5*106 Hz.

5. Jaką minimalną moc może zarejestrować ludzkie ucho, jeżeli powierzch­nia czynna ucha wynosi S = 5 cm2, a natężenie progu słyszalności dla 1000 Hz wynosi I0 = l O-12 W/m2?

6. Poziom natężenia pewnego dźwięku wynosi 40 dB. Jaki będzie poziom natężenia tego dźwięku, jeżeli jego natężenie wzrośnie tysiąc razy?

7. Ile razy natężenie dźwięku o poziomie natężenia П1 = 90 dB jest więk­sze od natężenia dźwięku o poziomie natężenia П2 = 40 dB?

8. Długość fali akustycznej w powietrzu wynosi λp= l m. Oblicz długość tej fali w wodzie. Szybkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu v= 330 m/s, w wodzie v= 1450 m/s.

9. Jaka będzie częstotliwość tonu wydanego podczas przepuszczania stru­mienia powietrza nad zamkniętą z dołu rurą o wysokości h = 0,5 m? Szybkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu  v = 330 m/s.

10. Pewien dźwięk słyszymy raz z odległości r\ = l m, drugi raz z odległo­ści r2 = 4 m od punktowego źródła dźwięku. Ile razy natężenie dźwię­ku słyszanego w pierwszym przypadku jest większe od natężenia dźwięku słyszanego w przypadku drugim?

11. Mamy otwartą z obu stron rurę o zmiennej długości. Przykładamy do niej kamerton wydający ton o częstotliwości ƒ= 660 Hz. Przy jakiej długości rury nastąpi rezonans?

12. Długość struny wynosi l= 0,5 m, a dźwięk wydawany przez nią ma częstotliwość ƒ= 3000 Hz. Jaka jest szybkość rozchodzenia się dźwię­ku w strunie?

13. Jaką długość miałby gwizdek (piszczałka zamknięta), który wydawałby dźwięk o częstotliwości, na którą ucho ludzkie jest najbardziej czułe (ƒ= 3000 Hz)?

14. Znając graniczne częstotliwości dźwięków słyszalnych przez ludzkie ucho (20 Hz - 20000 Hz) oceń rozmiary piszczałek organowych zakła­dając, że tony najniższe wytwarzane są przez piszczałki zamknięte, natomiast tony najwyższe przez piszczałki otwarte.

15. W jakiej odległości od początku rury będzie poziom wody dla drugiego rezonansu, jeżeli pierwszy rezonans został usłyszany wtedy, gdy odległość ta wynosiła h = 20 cm? Jaka była częstotliwość drgań kamer-tonu użytego w doświadczeniach?

16. Jaka będzie częstotliwość tonu wydawanego przez strunę, której tom ma częstotliwość ƒ, jeżeli skrócimy ją o długości?

17.Oblicz, jaką częstotliwość usłyszymy zbliżając się z szybkością v0 = l0m/s do źródła wydającego dźwięk o częstotliwości f0 =1000 Hz. Szybkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu v = 330 m/s.

18. Na peronie, przez który ze stałą prędkością przejeżdża pociąg pospie­szny, wydający dźwięk o częstotliwości ƒ0, stoi obserwator. Narysuj zależność częstotliwości dźwięku rejestrowanego przez obserwatora w funkcji czasu oraz zależność natężenia dźwięku I od czasu.

9.4. Fale elektromagnetyczne

1. Obwód anteny złożony jest z cewki o indukcyjności L = 2 mH oraz kondensatora o pojemności C = 200 pF. Oblicz długość fali, jaką reje­struj e ta antena.

2. Częstotliwość obwodu drgającego wynosi ƒ0= 2 MHz. Ile będzie wy­nosić częstotliwość tego obwodu, jeżeli próżniowy kondensator będący jego elementem wypełnimy dielektrykiem o przenikalności względnej εr = 5?

3. Za pomocą anteny chcemy zarejestrować falę radiową o długości λ= l O m. W obwodzie anteny zamontowano kondensator o pojemno­ści C = 50 pF. Oblicz indukcyjność cewki, jaką musimy zamontować w obwodzie.

4. Jaka jest długość fal radiowych ultrakrótkich o częstotliwości λ= 70 MHz?

5. Ile razy długość fali światła fioletowego (λ = 400 nm) jest mniejsza od grubości włosa (d = O, l mm)?

6. Oblicz częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej odpowiadającej światłu o długości fali świetlnej λ = 700 nm (barwa czerwona).

7. Wymień wszystkie znane ci rodzaje fal elektromagnetycznych i upo­rządkuj je według malejącej długości.

8. Oblicz czas potrzebny na przebycie przez światło odległości Słońce -Ziemia, która wynosi d = 1,5*l011 m.

9. Jakiej odległości (w km) odpowiada l rok świetlny

10.1. Optyka fizyczna

1. Wyjaśnij, dlaczego nie będziemy obserwować interferencji światła pochodzącego z dwóch niezależnych źródeł, z których każde z dobrym przybliżeniem możemy uważać za punktowe.

2. Dlaczego nie zaobserwujemy prążków interferencyjnych w doświad­czeniu Younga, jeżeli oświetlimy szczeliny rozciągłym źródłem światła?

3.  Siatka ma 100 rys na l mm. Oblicz stałą siatki. Wyraź ją w nanometrach.

4. Promienie padają prostopadle na siatkę dyfrakcyjną i po przejściu przez nią dają widmo pierwszego rzędu pod kątem α = 17°8'. Oblicz stałą siatki, jeżeli długość fali promieni padających wynosi λ= 589 nm.

5. Na siatkę dyfrakcyjną o stałej a = 2*10-6 m pada prostopadle wiązka światła sodu. Linię widma drugiego rzędu zaobserwowano pod kątem α= 36°05'. Oblicz długość fali światła sodowego.

6. Na siatkę dyfrakcyjną o stałej a = 2,5*10-6 m pada prostopadle wiązka fal o długości λ= 560 nm. Ile wynosi maksymalny rząd widma, które jeszcze możemy obserwować?

7. *Pod jakim kątem w stosunku do normalnej będziemy obserwować linię sodu o długości fali λ= 589 nm w widmie trzeciego rzędu, jeżeli świa­tło pada na siatkę pod kątem φ = 45° (w stosunku do normalnej), a siatka posiada 500 rys na milimetrze?

8. Współczynnik załamania światła wynosi n= 1,51. Pod jakim kątem do normalnej musimy skierować równoległą wiązkę światła na szklaną szybę, aby wiązka odbita była całkowicie spolaryzowana?

9. Pod jakim kątem nad horyzontem znajduje się Słońce, jeżeli promienie odbite od powierzchni stawu są całkowicie spolaryzowane? Współczyn­nik załamania wody n = 1,33.

10. Wiązka światła pada na powierzchnię cieczy, dla której współczynnik załamania n = l ,4. Promień odbity jest całkowicie spolaryzowany. Jaki jest kąt załamania promieni?

10.2. Odbicie i załamanie światła

1. Na płaskie zwierciadło pada pod kątem a promień światła. O jaki kąt zmieni się kierunek biegu promienia odbitego od zwierciadła, jeżeli zwierciadło obrócimy o kąt Δα wokół osi prostopadłej do normalnej?

2. W jakiej odległości od zwierciadła kulistego wklęsłego o promieniu krzywizny r = 0,5 m należy umieścić włókno świecącej żarówki, aby na ścianie odległej o l= 4 m od zwierciadła otrzymać powiększony obraz włókna?

3. Znajdź promień krzywizny zwierciadła kulistego wklęsłego, jeżeli dla przedmiotu znajdującego się w odległości l= 15 cm od zwierciadła otrzymujemy obraz rzeczywisty dwukrotnie powiększony.

4. Jaki jest dalszy bieg promienia pokazanego na rys. 114?

5. Wewnątrz zwierciadlanej kuli umieszczono na osi głównej przedmiot w takim miejscu, że jego obraz został utworzony na ścianie kuli. Oblicz powiększenie obrazu, jakie otrzymano.

6. Przechodząc obok muru rozgrzanego przez promienie słoneczne moż­na dostrzec falowanie obrazów, które oglądamy patrząc wzdłuż muru. Wyjaśnij to zjawisko.

7. Znając wartość współczynnika załamania wody i diamentu oblicz szyb­kość monochromatycznego światła sodu w wodzie i diamencie; współ­czynnik załamania wody nw= l ,33, diamentu nd = 2,4.

8. Ile wynosi współczynnik załamania szkła wzglądem wody, jeżeli współ­czynnik załamania szkła względem powietrza ns = l ,50, a współczyn­nik załamania wody względem powietrza nw = 1,33?

9. Basen ma głębokość h = 3 m. Jak głęboki wydaje się basen osobie
stojącej nad brzegiem basenu i patrzącej pionowo w dół? Współczyn­-
nik załamania wody n = 1,33.

10. Naszkicuj dalszy bieg promienia pokazanego na rys. 115. Przekrój pryzmatu jest trójkątem równobocznym, wewnątrz pryzmatu znajduje się powietrze a na zewnątrz woda..

11. Jaki kąt utworzy z normalną do powierzchni pryzmatu promień wy...