25.12.2014 Views

Nihanje in valovanje, zbirka kolokvijskih nalog 1 Nihanje

Nihanje in valovanje, zbirka kolokvijskih nalog 1 Nihanje

Nihanje in valovanje, zbirka kolokvijskih nalog 1 Nihanje

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

Barbara Rovšek<br />

<strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

z rešitvami<br />

1 <strong>Nihanje</strong><br />

1.1 K<strong>in</strong>ematika (nedušenega) nihanja<br />

1. Nihalo niha z nihajnim časom 4 s. V nekem trenutku je njegov odmik od mirovne<br />

lege 2 cm, hitrost pa -3,0 cm/s. Kolikšen je odmik nihala čez 1 s <strong>in</strong> kolikšna je tedaj<br />

njegova hitrost<br />

(-1,91 cm; -3,14 cm/s.)<br />

2. Deset<strong>in</strong>ko sekunde zatem, ko gre nihalo skozi ravnovesno lego, je njegov odmik od<br />

ravnovesne lege 0,5 cm. Ko preteče še ena deset<strong>in</strong>ka sekunde, je odmik nihala od<br />

ravnovesne lege 0,7 cm. Kolikšen je najdaljši možen nihajni čas nihala <strong>in</strong> kolikšna<br />

je amplituda nihanja v tem primeru<br />

(0,79 s; 0,7 cm.)<br />

3. Na sliki je prikazano, kako se odmik s<strong>in</strong>usno nihajoče točke sprem<strong>in</strong>ja s časom.<br />

Kolikšni so amplituda, frekvenca, krožna frekvenca, nihajni čas <strong>in</strong> fazni premik za<br />

to nihanje, če ga opišemo s funkcijo<br />

Kaj pa, če odmik opišemo s funkcijo<br />

y(t) = y 0 · s<strong>in</strong>(ωt − δ a ) <br />

y(t) = y 0 · cos(ωt + δ b ) <br />

2<br />

1<br />

y [cm]<br />

0<br />

-1<br />

-2<br />

0.5 1 1.5<br />

t [s]<br />

2 2.5<br />

t [s]<br />

(y 0 = 1, 5 cm; ν = 0, 5 s −1 ; ω = π s −1 ; t 0 = 2 s; δ a = 7π/4; δ b = −π/4.)


2 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

4. Nihalo niha nedušeno <strong>in</strong> harmonično. V trenutku t 1 = 1,2 s je odmik nihala iz<br />

ravnovesne lege nič, pol sekunde kasneje pa je njegov odmik -2 cm <strong>in</strong> je nič njegova<br />

hitrost. Kolikšen je (najdaljši možen) nihajni čas nihala S kolikšno amplitudo niha<br />

nihalo Zapiši, kako se odmik <strong>in</strong> hitrost nihala sprem<strong>in</strong>jata s časom. Kolikšna sta<br />

odmik <strong>in</strong> hitrost nihala ob času t 2 = 5, 45 s<br />

(2 s; 2 cm; x(t) = x 0 s<strong>in</strong>(ωt + δ); ....)<br />

5. Utež pritrdimo na prosti konec lahke vijačne vzmeti, ki je obešena pod strop. Ko<br />

utež počasi spuščamo (jo podpiramo z roko), se vzmet v celoti raztegne za 5 cm.<br />

Koliko se raztegne vzmet, če utež spustimo v hipu Ko utež spustimo v hipu, je<br />

trenutek, v katerem je vzmet najbolj raztegnjena, 0,6 s zatem, ko smo utež spustili.<br />

Zapiši, kako se lega uteži sprem<strong>in</strong>ja s časom. Naj bo pomen količ<strong>in</strong>, s katerimi opišeš<br />

lego uteži, natančno opredeljen.<br />

(10 cm; x(t) = x 0 cos(ωt); ob t = 0 utež spustimo; x 0 = 5 cm; ω = 5,24 s −1 .)<br />

6. Utež z maso 100 g visi na vzmeti s koeficientom 0,5 N/cm. Utež potegnemo 2 cm<br />

pod ravnovesno lego <strong>in</strong> jo ob času t = 0 spustimo, da zaniha. Zapiši funkcijo, ki<br />

opiše, kako se odmik uteži od ravnovesne lege sprem<strong>in</strong>ja s časom, z vsemi parametri,<br />

ki jih lahko določiš. Kolikšna sta hitrost (velikost <strong>in</strong> smer) <strong>in</strong> pospešek (velikost <strong>in</strong><br />

smer) uteži, ko je ta 1 cm pod ravnovesno lego <strong>in</strong> se ravnovesni legi približuje<br />

Kje bo utež <strong>in</strong> kolikšna bosta njena hitrost <strong>in</strong> pospešek pol nihajnega časa kasneje<br />

Dušenje zanemari.<br />

(x(t) = −x 0 cos(ωt); x 0 = 2 cm; ω = 22,4 s −1 ; (+)0,39 m/s navzgor; (+)5 m/s 2<br />

navzgor; 1 cm; (-)0,39 m/s navzdol; (-)5 m/s 2 navzdol.)<br />

7. Gibanje točkastega telesa v ravn<strong>in</strong>i opišemo z<br />

x(t) = x 0 cos(ωt) ,<br />

y(t) = 2x 0 s<strong>in</strong>( 3 2 ωt) ,<br />

kjer sta x 0 = 2 cm <strong>in</strong> ω = 6, 28 s −1 . Nariši tir, po katerem se telo giblje. (Nasvet:<br />

nariši najprej, kako se vsaka koord<strong>in</strong>ata posebej sprem<strong>in</strong>ja s časom, <strong>in</strong> potem oboje<br />

združi v eno sliko tira v ravn<strong>in</strong>i.)<br />

1.2 Nihajni čas<br />

1. Dve enaki kroglici z masama 100 g povežemo z lahko, 40 cm dolgo palico. Kolikšen<br />

je nihajni čas tega sistema okoli osi, ki prebada palico 10 cm stran od njene sred<strong>in</strong>e<br />

Predpostavi, da sta kroglici točkasti.<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 3<br />

(1,42 s.)<br />

2. Smiselno oceni nihajni čas iztegnjene noge odraslega človeka, ki ima maso 80 kg <strong>in</strong><br />

je visok 1,85 m. Noga niha okoli osi, ki gre skozi kolčni sklep.<br />

(1,5 s ± 0,1 s.)<br />

3. Dve metrski palici sestavimo tako, da sta spojeni na enem koncu <strong>in</strong> tam oklepata<br />

pravi kot (variacija: 60 ◦ ). Kolikšen je nihajni čas tako spojenih palic okoli osi v<br />

pravokotnem oglišču Obravnavaj nihanje v ravn<strong>in</strong>i palic.<br />

(1,95 s; variacija: 1,76 s.)<br />

4. Tri enake ozke palice, dolge 0,5 m, zvarimo na koncih, da dobimo enakostranični<br />

trikotnik. Obesimo ga na žebelj na steni <strong>in</strong> zanihamo v ravn<strong>in</strong>i trikotnika. Kolikšen<br />

je nihajni čas za nihanja z majhnimi odmiki Težišče enakostraničnega trikotnika<br />

je na tretj<strong>in</strong>i viš<strong>in</strong>e na stranico.<br />

(1,32 s.)<br />

5. V vsaki roki držimo na isti viš<strong>in</strong>i en konec 30 cm dolge lahke verižice. Na sred<strong>in</strong>i<br />

verižice visi majhen obesek. Verižico zanihamo v smeri, ki je pravokotna na ravn<strong>in</strong>o,<br />

v kateri visi. Kako je nihajni čas, s katerim zaniha, odvisen od tega, kako narazen<br />

držimo oba konca verižice Prikaži odvisnost na grafu.<br />

(t 0 = 2π √ 2g<br />

4 √ l 2 0 − x 2 ; l 0 = 30 cm; x je razdalja med koncema verižice.)<br />

6. Diskasta plošča s polmerom 0,6 m niha v ravn<strong>in</strong>i plošče okoli osi, ki je pravokotna<br />

na ploščo <strong>in</strong> je 40 cm odmaknjena od njenega središča. S kolikšnim nihajnim časom<br />

niha<br />

7.<br />

(1,83 s.)<br />

Železen obroč s premerom 1 m ima maso 2 kg. S kolikšnim nihajnim časom zaniha,<br />

ko ga obesimo na žebelj na steni Kolikšen pa je nihajni čas, če na obroč prilepimo<br />

kepo plastel<strong>in</strong>a z maso 0,3 kg Os nihanja je vzporedna žeblju, plastel<strong>in</strong> pa je v<br />

mirovni legi točno pod osjo.<br />

(1,97 s; 1,97 s.)<br />

8. Micka ima zlata uhana: vsak uhan je iz dveh enako debelih obročev, večji ima<br />

polmer 2 cm, manjši pa 1,5 cm. Obroča sta skupaj togo povezana <strong>in</strong> pritrjena v eni<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


4 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

točki na obodu (na Mick<strong>in</strong>em uhlju), visita v isti ravn<strong>in</strong>i. Kolikšen je nihajni čas<br />

enega Mick<strong>in</strong>ega uhana v ravn<strong>in</strong>i uhana okoli osi, ki gre skozi točko, kjer se obroča<br />

stikata (<strong>in</strong> sta pripeta na uhelj)<br />

(0,38 s.)<br />

9. Nad vhodom v krčmo visi na dveh lahkih, vzporednih, 20 cm dolgih vrvicah pravokotna<br />

tabla z napisom ’Pri pečeni goski’ (glej sliko). Daljši rob table je dolg 70 cm,<br />

krajši pa 40 cm. Tabla je narejena iz enakomerno debelega kosa lesa <strong>in</strong> ima maso<br />

6,1 kg. Kolikšen je njen nihajni čas za nihanje z majhno amplitudo Tablo zaniha<br />

sunek vetra v smeri, pravokotni na sliko.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

.<br />

Pri pečeni goski<br />

(1,28 s.)<br />

10. V ptičji kletki visi gugalnica, na gugalnici pa čepi papagaj Čarli <strong>in</strong> se guga. Kolikšen<br />

je nihajni čas prazne gugalnice <strong>in</strong> kolikšen gugalnice s Čarlijem Gugalnica je vodoravna,<br />

valjasta, lesena prečka s premerom 1 cm <strong>in</strong> dolga 8 cm, obešena pod strop<br />

kletke z dvema vzporednima, ravnima, kov<strong>in</strong>skima paličicama. Kov<strong>in</strong>ski paličici sta<br />

dolgi 10 cm <strong>in</strong> sta pripeti na oba konca vodoravne prečke v njeni osi. Lesena prečka<br />

ima maso 5 g, vsaka od kov<strong>in</strong>skih paličic ima maso 6 g, Čarlijeva masa pa je 45 g.<br />

Papagaja aproksimiraj s kroglo s premerom 6 cm, njeno težišče pa je 3 cm nad osjo<br />

prečke.<br />

(0,574 s; 0,556 s.)<br />

11. Iz plutov<strong>in</strong>astega zamaška, treh lahkih lesenih paličic <strong>in</strong> dveh kepic plastel<strong>in</strong>a sestavimo<br />

nihalo, ki je narisano na sliki. Nihalo zaniha z majhnimi odmiki v ravn<strong>in</strong>i<br />

nihala okoli dotikališča podporne paličice s podlago. Kje je težišče nihala <strong>in</strong> koliko<br />

je oddaljeno od osi Kolikšen je vztrajnostni moment nihala za to nihanje Kolikšen<br />

je nihajni čas Masa ene kepice plastel<strong>in</strong>a je 100 g, dolž<strong>in</strong>a paličice, ki kepo<br />

plastel<strong>in</strong>a drži, je 15 cm, kot med obema paličicama s kepicama plastel<strong>in</strong>a je 90 ◦ ,<br />

dolž<strong>in</strong>a podporne paličice pa je enaka četrt<strong>in</strong>i diagonale kvadrata s stranico 15 cm.<br />

Kepici plastel<strong>in</strong>a obravnavaj kot točkasti.<br />

(Na sred<strong>in</strong>i zveznice med utežema; 5,3 cm; 0,0028 kg m 2 ; 1,03 s.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 5<br />

12. Prazen kvadraten lesen okvir za sliko obesimo na žebelj na steni v enem od pravokotnih<br />

oglišč. Stranica okvirja je dolga 60 cm, masa celega ovirja pa je 3,6 kg. S<br />

kolikšnim nihajnim časom niha okoli ravnovesne lege<br />

(1,69 s.)<br />

13. Med dve steni je z dvema vzmetema s konstantama 4 N/cm <strong>in</strong> 6 N/cm pritrjena<br />

utež z maso 0,24 kg. S kolikšnim nihajnim časom zaniha utež, če jo izmaknemo iz<br />

ravnovesne lege v smeri vzmeti Kolikšna je energija nihanja tega sistema, če utež<br />

niha z amplitudo 2 cm<br />

(0,097 s; 0,2 J.)<br />

14. Nihalo sestavljata 1 m dolga palica z maso 0,5 kg ter na njenem koncu obešena utež<br />

z maso 2 kg. Kolikšen je nihajni čas za majhna nihanja takega nihala okoli osi, ki<br />

je vodoravna <strong>in</strong> gre skozi drug konec palice Utež obravnavaj kot točkasto.<br />

(1,95 s.)<br />

15. En meter dolga palica ima maso 1,2 kg. Na zgornjem koncu je vrtljivo vpeta. Na<br />

palici je premična majhna utež z maso 1,0 kg. Kako daleč od osi moramo namestiti<br />

utež, da bo nihajni čas palice z utežjo za nihanje z majhno amplitudo 10% daljši od<br />

nihajnega časa iste palice brez uteži<br />

(0,90 m.)<br />

16. Na oba konca 1 m dolge lahke palice namestimo enaki majhni uteži. Štiri dodatne<br />

enake majhne uteži namestimo še vmes na palico na taka mesta, da je vseh šest<br />

uteži enakomerno razmaknjenih. Palica je na enem koncu (kjer je ena od uteži)<br />

vrtljivo vpeta. Kolikšen je nihajni čas tega nihala za nihanje z majhno amplitudo<br />

(1,72 s.)<br />

17. Na koncu 80 cm dolge kov<strong>in</strong>ske palice z maso 0,68 kg je lesena krogla z maso 2 kg <strong>in</strong><br />

premerom 2r = 16 cm. Na nasprotnem koncu je palica vrtljivo obešena na stojalo.<br />

Kolikšen je nihajni čas nihala za nihanje z majhno amplitudo (upoštevaj, da je utež<br />

razsežna krogla) Kolikšna je maksimalna k<strong>in</strong>etična energija nihala med nihanjem,<br />

če palico na začetku odmaknemo od navpičnice za 3 ◦ Vztrajnostni moment krogle<br />

z maso m <strong>in</strong> polmerom r za vrtenje okoli osi, ki gre skozi njeno težišče, je 2 5 mr2 .<br />

(1,83 s; 27,3 mJ.)<br />

18. Metrska palica, vrtljivo vpeta na enem koncu, niha s frekvenco 0,62 s −1 . Kolikšna<br />

bi bila frekvenca nihanja, če bi spodnjo tretj<strong>in</strong>o palice odžagali<br />

(0,76 s −1 .)<br />

19. Kako dolga naj bo palica, vrtljivo vpeta v osi, ki gre skozi njen konec, da bo njen<br />

nihajni čas enak kot nihajni čas matematičnega nihala na 0,66 m dolgi vrvici<br />

(1 m.)<br />

20. Homogena, enakomerno debela <strong>in</strong> gosta palica je vrtljivo vpeta v osi, ki gre skozi<br />

njeno krajišče. Kam na palico lahko pritrdimo dodatno utež, da to nič ne vpliva na<br />

nihajni čas<br />

(V oddaljenosti 2/3 njene dolž<strong>in</strong>e od osi.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


6 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

21. Izračunaj nihajni čas nihala na sliki! Masa uteži je 200 g, koeficient zgornje vzmeti<br />

je 8 N/cm <strong>in</strong> koeficient spodnje vzmeti je 5 N/cm. (Pozor! Raztezek posamezne<br />

vzmeti ni enak odmiku uteži od mirovne lege!)<br />

(0,16 s.)<br />

22. Kolo z maso 1,4 kg <strong>in</strong> polmerom R = 40 cm se lahko prosto vrti okoli svoje vodoravne<br />

simetrijske osi. Potem zvežemo eno od (zelo lahkih) špic kolesa na razdalji r = 30 cm<br />

od osi z vzmetjo, ki je na drugem koncu pripeta na steno. Koeficient vzmeti je<br />

12 N/m, vzmet pa v ravnovesni legi (narisana) ni raztegnjena. Poišči frekvenco<br />

nihanja za ta sistem, če ga nekoliko izmaknemo iz ravnovesne lege!<br />

r<br />

R<br />

(0,35 s −1 .)<br />

23. Točno na sred<strong>in</strong>o zveznice med kilogramskima kroglama s polmerom 3 cm, ki sta<br />

med seboj oddaljeni 20 cm, postavimo majhen delec. S kolikšno frekvenco zaniha,<br />

če ga nekoliko izmaknemo iz ravnovesne lege v smeri pravokotno na zveznico Kaj<br />

bi se zgodilo, če bi ga izmaknili v poljubni smeri (s komponento premika vzdolž zveznice)<br />

Gravitacijska sila med masama m 1 <strong>in</strong> m 2 je κ m 1m 2<br />

, gravitacijska konstanta<br />

r 2<br />

je 6,67·10 −11 N m 2 /kg 2 .<br />

(5,8·10 −5 s −1 ; potegnilo bi ga k bližji krogli.)<br />

24. Nihalo stare stenske ure je sestavljeno iz 1,5 m dolge lesene palice z maso 100 g <strong>in</strong><br />

polkilogramske uteži, ki jo lahko prestavljamo vzdolž palice. Palica je vrtljivo vpeta<br />

v osi na enem koncu. Kako daleč od osi moramo pritrditi utež, če želimo, da nihalo<br />

niha z nihajnim časom 2 s<br />

(1,015 m.)<br />

25. Leseno palico z maso 2,2 kg <strong>in</strong> dolgo 1,5 m vpnemo vrtljivo v osi, ki je 10 cm<br />

pod zgornjim koncem palice. Palico zmaknemo iz ravnovesne lege <strong>in</strong> spustimo. S<br />

kolikšnim nihajnim časom zaniha Kje bi jo morali vpeti, da bi nihala najhitreje<br />

(1,9 s; 32 cm od konca palice.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 7<br />

26. Kako moramo obesiti palico, da niha z največjo frekvenco<br />

(V osi, ki je od težišča palice oddaljena l/ √ 12.)<br />

27. Kolikšen je najkrajši možen nihajni čas 1 m dolge palice Nariši dva grafa, ki kažeta,<br />

kako sta frekvenca, s katero palica niha, <strong>in</strong> nihajni čas odvisna od razdalje x med<br />

težiščem palice <strong>in</strong> osjo, ki palico prebada.<br />

(1,52 s.)<br />

28. Na obeh koncih lahke, 15 cm dolge lesene prečke sta enaki majhni uteži. Kako<br />

moramo obesiti ročko (kje naj os, okoli katere ročka niha, prebada prečko), da je<br />

nihajni čas najkrajši Nariši to situacijo!<br />

(Na enem od koncev – skozi eno od uteži. Nasvet: izračunaj, kako je nihajni čas<br />

odvisen od oddaljenosti osi od konca palice.)<br />

29. Okrogla plošča s polmerom 20 cm niha okoli osi, ki je vodoravna, pravokotna na<br />

ravn<strong>in</strong>o plošče <strong>in</strong> 5 cm oddaljena od njene geometrijske osi. Kolikšen je nihajni čas<br />

Kolikšna bi morala biti oddaljenost nihajne osi od geometrijske, da bi plošča nihala<br />

najhitreje S kolikšnim nihajnim časom bi nihala<br />

(1,33 s; 14,1 cm; 1,06 s.)<br />

30. Okrogla, enakomerno debela lesena plošča ima polmer 0,5 m. Kje moramo vanjo<br />

izvrtati luknjo, skozi katero jo obesimo na žebelj, da okoli njega zaniha (v ravn<strong>in</strong>i<br />

plošče) z najkrajšim nihajnim časom Nariši graf, ki kaže, kako je ω 2 odvisen od<br />

razdalje luknje od težišča plošče.<br />

(0,353 m od središča plošče.)<br />

31. Enakomerno debelo krožno leseno ploščo s polmerom R = 0,8 m <strong>in</strong> maso 32 kg<br />

razžagamo na štiri enake krožne izseke. V vrhu enega izseka zvrtamo luknjo <strong>in</strong><br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


8 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

ploščo (ki je zdaj četrt<strong>in</strong>a kroga) obesimo na žebelj. Zanihamo jo v ravn<strong>in</strong>i √ plošče.<br />

Kolikšen je nihajni čas Težišče izseka je od vrha izseka oddaljeno R π/8.<br />

(3,60 s.)<br />

32. Enakomerno debela krožna lesena plošča ima polmer R = 0,8 m <strong>in</strong> maso 32 kg.<br />

Luknjo vanjo zvrtamo 10 cm od roba <strong>in</strong> jo tam obesimo na žebelj. Kolikšen je<br />

nihajni čas plošče za nihanja z majhno amplitudo okoli žeblja v ravn<strong>in</strong>i plošče<br />

Potem na ploščo prilepimo še eno krožno ploščo, z enakim polmerom <strong>in</strong> iz istega<br />

lesa, a pol tanjšo. Kolikšen je zdaj nihajni čas<br />

(2,16 s; 2,16 s.)<br />

33. Lastni nihajni čas praznega cekarja je 1 s. Ko v cekar naložimo 2 kg krompirja,<br />

se lastni nihajni čas podaljša na 1,2 s. Težišče krompirja je 40 cm od osi, okoli<br />

katere cekar niha. Kolikšen je vztrajnostni moment praznega cekarja, če zanemariš<br />

razsežnost krompirja<br />

(0,077 kg m 2 .)<br />

34. Kolikšen je nihajni čas polovice valja, ki leži na vodoravnih tleh, kot je narisano na<br />

sliki, <strong>in</strong> ga malo izmaknemo iz ravnovesne lege Polmer valja je R =20 cm, razdalja<br />

med težiščem pol-valja <strong>in</strong> središčnico pol-valja pa x = 4R<br />

3π .<br />

01 x<br />

01<br />

(1,11 s.)<br />

00000000000000<br />

11111111111111<br />

35. Na vzmet z razteznostnim koeficientom 3,2 N/m pripnemo valj z maso 2 kg, ki se<br />

po podlagi kotali brez spodrsavanja. Valj nekoliko izmaknemo iz ravnovesne lege <strong>in</strong><br />

ga spustimo. S kolikšnim nihajnim časom zaniha<br />

(6,08 s.)<br />

36. Lesena deska z maso 12 kg leži na dveh enakih lesenih valjih s polmerom 20 cm<br />

<strong>in</strong> maso 18 kg. Deska je z vzmetjo s koeficientom 15 N/cm povezana s steno. S<br />

kolikšnim nihajnim časom zaniha deska potem, ko jo nekoliko izmaknemo iz ravnovesne<br />

lege Valji se kotalijo, deska ne spodrsava. (Namig: računaj z energijo!)<br />

(0,82 s.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 9<br />

37. Lesena deska z maso 15 kg leži na treh enakih lesenih valjih s polmerom 18 cm<br />

<strong>in</strong> maso 20 kg. Deska je z vzmetjo s koeficientom 15 N/cm povezana s steno. S<br />

kolikšnim nihajnim časom zaniha deska potem, ko jo nekoliko izmaknemo iz ravnovesne<br />

lege Valji se kotalijo, deska ne spodrsava. (Namig: računaj z energijo!)<br />

(0,993 s.)<br />

38. V žlebu s paraboličnim profilom y = kx 2 izmaknemo kroglico s polmerom 4 mm <strong>in</strong> z<br />

maso 2 g iz ravnovesne lege, tako da je ob steni žleba, 0,3 cm nad dnom. Parameter<br />

k = 0, 2 m −1 . Ko jo spustimo, se zakotali po žlebu, zaniha. Kolikšen je nihajni<br />

čas Vztrajnostni moment krogle za vrtenje okoli osi, ki gre skozi njeno težišče,<br />

je 2 5 mR2 . (Nasvet: računaj z energijo <strong>in</strong> upoštevaj, da je komponenta hitrosti v y<br />

smeri mnogo manjša od komponente hitrosti v x smeri.)<br />

y<br />

3 cm<br />

x<br />

(3,72 s.)<br />

39. Na vzmeti s koeficientom 90 N/m visi utež z maso 2,5 kg. Na začetku vzmet ni niti<br />

raztegnjena niti skrčena, utež pa podpiramo z roko. Ob času t = 0 utež spustimo.<br />

Kako se zatem s časom sprem<strong>in</strong>ja lega uteži<br />

(x = x 0 cos ωt; x 0 = 0, 28 m; ω = 6 s −1 .)<br />

40. Na vzmeti visi utež z maso 2,4 kg. Pod to utež obesimo z vrvico še dodatno utež z<br />

maso 0,5 kg, vzmet se pri tem raztegne za dodatnih 1,2 cm. Ko vrvico prerežemo,<br />

spodnja utež pade na tla, večja utež na vzmeti pa zaniha. S kolikšno frekvenco <strong>in</strong><br />

amplitudo zaniha Zapiši, kako se njena lega sprem<strong>in</strong>ja s časom.<br />

(x = −x 0 cos ωt; x 0 = 1, 2 cm; ω = 13,2 s −1 .)<br />

41. Utež z maso 0,5 kg visi na vzmeti s koeficientom 2 N/cm. Utež na začetku držimo<br />

tako, da vzmet ni raztegnjena. Ob času t = 0 utež spustimo. S kolikšno amplitudo<br />

zaniha Kdaj gre skozi mirovno lego Zapiši, kako se lega uteži sprem<strong>in</strong>ja s časom!<br />

(2,5 cm; 0,078 s; x = x 0 cos ωt; ω = 20 s −1 .)<br />

42. Na ravni gladki podlagi miruje klada z maso 0,6 kg, ki je z 20 cm dolgo vzmetjo<br />

s koeficientom 5 N/cm povezana z navpično steno (slika!). Na nasprotno steno je<br />

pritrjena druga vzmet s koeficientom 6 N/cm, ki je neraztegnjena dolga 25 cm.<br />

Klado pridržimo na mestu <strong>in</strong> pritrdimo nanjo še prosti konec druge vzmeti, ki jo<br />

moramo zato raztegniti za 4 cm. Potem klado spustimo (v trenutku, ko t = 0).<br />

Zapiši, kako se zatem klada giblje, z vsemi parametri vred! Po podlagi klada drsi<br />

brez trenja.<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


10 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

(x = −x 0 cos ωt; x 0 = 2,18 cm; ω = 42, 8 s −1 .)<br />

43. Klada z maso 1 kg miruje na gladkem klancu. Zdrs ji preprečuje vzmet, s katero je<br />

pripeta ob steno, kot kaže slika. Na drugem koncu klado vleče navzdol vrvica s silo<br />

10 N. V nekem trenutku se vrvica strga. Zapiši, kako se giblje klada zatem! Vse<br />

parametre izračunaj! Koeficient vzmeti je 4 N/cm, naklon klanca pa 30 ◦ .<br />

(x = x 0 cos ωt; x 0 = 2, 5 cm; ω = 20 s −1 .)<br />

44. Na ravni podlagi leži velika klada z maso 2 kg, ki je z vzmetjo s koeficientom 200 N/m<br />

povezana s steno. Na veliki kladi leži majhna klada z maso 500 g. Koeficient lepenja<br />

med kladama je 0,45. S kolikšno amplitudo največ lahko zaniha ta sistem, ne da bi<br />

majhna klada začela spodrsavati Trenja med veliko klado <strong>in</strong> podlago ni.<br />

(5,6 cm.)<br />

45. Tone skoči skozi okno v mrežo, ki jo 15 m nižje držijo napeto gasilci. Ko pristane<br />

v mreži, se ta raztegne za 1,2 m. Predpostavite, da se mreža vede kot preprosto<br />

vzmetno nihalo. S kolikšnim nihajnim časom <strong>in</strong> amplitudo zaniha Tone Koliko je<br />

mreža raztegnjena, če bi Tone v njej mirno ležal Njegova masa je 75 kg.<br />

(0,42 s; 1,16 m; 4,4 cm.)<br />

46. Vzmet s koeficientom 4 N/cm je na spodnjem koncu pritrjena na tla, na zgornjem<br />

pa drži zanemarljivo lahko mizico. Na mizico z viš<strong>in</strong>e h 0 = 20 cm prosto pade kepa<br />

plastel<strong>in</strong>a z maso 0,3 kg. S kolikšno frekvenco <strong>in</strong> amplitudo mizica s plastel<strong>in</strong>om<br />

zaniha Koliko časa zatem, ko plastel<strong>in</strong> pade na mizico, gre nihalo prvič skozi<br />

ravnovesno lego<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 11<br />

h 0<br />

(5,8 s −1 ; 0,752 cm; 0,041 s.)<br />

1.3 Dušeno nihanje<br />

1. Nihalu, ki niha dušeno, se v 1 m<strong>in</strong>uti amplituda nihanja zmanjša na tretj<strong>in</strong>o. V<br />

tem času zaniha točno 12-krat.Kolikšen je koeficient dušenja Kolikšna je lastna<br />

frekvenca nihala Zapiši, kako se s časom sprem<strong>in</strong>ja odmik, če gre ob trenutku<br />

t = 0 nihalo skozi mirovno lego!<br />

(1,83·10 −2 s −1 ; ω 0 = 1,257 s −1 ; x = x 0 e −βt s<strong>in</strong> ωt; ω = 0, 4π s −1 .)<br />

2. Dušeno harmonično nihalo izgubi pri vsakem nihaju 5% energije. Za kolikšen del se<br />

pri vsakem nihaju zmanjša amplituda nihanja Kolikšno je razmerje med njegovo<br />

lastno krožno frekvenco ω 0 <strong>in</strong> krožno frekvenco, s katero niha<br />

(2,53 %; 1 + 8,33 ·10 −6 .)<br />

3. Dušeno harmonično nihalo izgubi pri desetih nihajih 20% energije. Kolikšen del<br />

energije izgubi pri vsakem nihaju Za kolikšen del se pri vsakem nihaju zmanjša<br />

amplituda nihanja V koliko nihajih se zmanjša amplituda nihanja pod polovico<br />

začetne vrednosti<br />

(2,2%; 1,1%; 63.)<br />

4. Dušenemu nihalu se amplituda nihanja v 5. nihaju zmanjša za 0,40 cm, v 10. nihaju<br />

pa za 0,31 cm. Kolikšna je bila amplituda na začetku (1. nihaja)<br />

(9,9 cm.)<br />

5. Dedkova stenska ura ima nihalo, ki je sestavljeno iz 1 m dolge lahke palice <strong>in</strong> uteži<br />

z maso 1,2 kg, ki je pritrjena na koncu palice. Če bi nihalo nihalo prepuščeno samemu<br />

sebi, bi se amplituda nihanja prepolovila v 13 m<strong>in</strong>utah. Kolikšen je koeficient<br />

dušenja Ura kaže prav, obešena na steni v dedkovi sobi. Za koliko bi zgrešila točen<br />

čas, prehitela ali zaostala v enem dnevu, če bi jo postavili v vakuum Trenje je<br />

zanemarljivo.<br />

(8,9·10 −4 s −1 ; ura bi prehitevala za 4 ms/dan.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


12 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

6. Idealno nedušeno nihalo bi nihalo z nihajnim časom, ki je točno 1 s. Zares pa niha<br />

dušeno: amplituda se mu v 1 uri zmanjša za 10%. Kolikšen del odstotka se zaradi<br />

dušenja poveča nihajni čas Če s tem nihalom merimo čas, koliko zaostanka si<br />

naberemo v enem dnevu (x


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 13<br />

1.4 Vsiljeno nihanje<br />

1. Nihalu z lastno frekvenco 3 s −1 <strong>in</strong> koeficientom dušenja 0,4 s −1 vsiljujemo nihanje<br />

z amplitudo vsiljevanja 1 cm. S kolikšno največjo amplitudo lahko niha nihalo<br />

Kolikšna je tedaj frekvenca vsiljevanja<br />

(23,6 cm; 2,999 s −1 .)<br />

2. Ko je frekvenca vsiljevanja enaka polovici lastne frekvence, nihalo niha z amplitudo<br />

A 1 . Ko je frekvenca vsiljevanja enaka dvakratni lastni frekvenci, pa nihalo niha z<br />

amplitudo A 2 . Kolikšno je razmerje A 1 /A 2 <br />

(4.)<br />

3. Nihalu z lastno frekvenco 2 s −1 <strong>in</strong> koeficientom dušenja 0,2 s −1 vsiljujemo tako<br />

nihanje, da je amplituda odziva enaka polovici amplitude vsiljevanja. S kolikšno<br />

frekvenco vsiljujemo nihanje Kolikšna povprečna moč se izgublja zaradi dušenja<br />

Če bi vsiljevali nihanje z enako amplitudo vsiljevanja, a z lastno frekvenco nihala,<br />

bi dovajali povprečno moč 0,5 W.<br />

(3,46 s −1 ; 0,38 mW.)<br />

4. Nihalu z lastno frekvenco 2 s −1 <strong>in</strong> koeficientom dušenja 0,2 s −1 vsiljujemo nihanje s<br />

frekvenco večjo od resonančne tako, da je amplituda odziva enaka amplitudi vsiljevanja.<br />

S kolikšno frekvenco vsiljujemo nihanje Kolikšno povprečno moč dovajamo<br />

nihalu Če bi vsiljevali nihanje z enako amplitudo vsiljevanja, a z lastno frekvenco<br />

nihala, bi dovajali povprečno moč 0,5 W.<br />

(2,83 s −1 ; 1,01 mW.)<br />

5. Vzmetnemu nihalu z lastno krožno frekvenco 1 s −1 <strong>in</strong> koeficientom dušenja 0,2 s −1<br />

vsiljujemo nihanje tako, da pri dani amplitudi vsiljevanja delujemo na nihalo z<br />

največjo močjo. Za kolikšen del je pri takem nihanju amplituda odziva (amplituda,<br />

s katero nihalo niha) manjša od amplitude v resonanci v odmikih<br />

(2,0%.)<br />

6. Vzmetnemu nihalu z maso uteži 0,2 kg <strong>in</strong> lastno krožno frekvenco 2 s −1 <strong>in</strong> koeficientom<br />

dušenja 0,4 s −1 vsiljujemo nihanje tako, da so odmiki največji. Amplituda, s<br />

katero nihalo tedaj niha, je 12 cm. Kolikšni sta frekvenca <strong>in</strong> amplituda vsiljevanja<br />

S kolikšno povprečno močjo delujemo na nihalo<br />

(0,31 s −1 ; 4,6 cm; 4,05 mW.)<br />

7. Dušenemu nihalu vsiljujemo nihanje s frekvenco 10 s −1 . Amplituda, s katero pri<br />

tem niha, je štirikrat večja od amplitude vsiljevanja. Koeficient dušenja je 1,2 s −1 .<br />

Kolikšna je lastna frekvenca tega nihala Komentiraj rezultat!<br />

(Dve rešitvi: 8,96 s −1 , 11,5 s −1 .)<br />

8. Vzmetnemu nihalu z lastno krožno frekvenco ω 0 = 1 s −1 <strong>in</strong> koeficientom dušenja<br />

0,3 s −1 vsiljujemo nihanje s konstantno amplitudo vsiljevanja pri frekvenci, kjer je<br />

amplituda nihanja največja. Za kolikšen del je povprečna moč, s katero vsiljujemo<br />

nihanje, manjša od moči v resonanci po moči<br />

(1,9 %.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


14 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

9. Dušenemu nihalu vsiljujemo nihanje. Z največjo povprečno močjo delujemo, ko vsiljujemo<br />

nihanje s krožno frekvenco 2 s −1 . Ko istemu nihalu vsiljujemo nihanje s tako<br />

frekvenco, da je odziv nihala največji, je amplituda nihanja enaka dvojni amplitudi<br />

vsiljevanja. Kolikšni sta lastna frekvenca <strong>in</strong> koeficient dušenja za to nihalo<br />

(2 s −1 ; 0,52 s −1 .)<br />

10. Dušenemu nihalu vsiljujemo nihanje. Koeficient dušenja je 0,5 s −1 . Resonanco v<br />

odzivu (odmiku) ima to nihalo pri frekvenci, ki je polovica tiste frekvence, v kateri<br />

je nihalo v resonanci po moči. Kolikšna je lastna frekvenca tega nihala Kolikšen<br />

bi moral biti koeficient dušenja, da resonance v odmikih sploh ne bi bilo več<br />

(ω 0 = 0, 82 s −1 ; 0,58 s −1 .)<br />

11. Nihalu z lastno frekvenco ν 0 = 4 s −1 <strong>in</strong> koeficientom dušenja 0,3 s −1 vsiljujemo<br />

nihanje s tako frekvenco, da je amplituda nihanja enaka tretj<strong>in</strong>i amplitude vsiljevanja.<br />

Kolikšna je frekvenca vsiljevanja S kolikšno največjo amplitudo lahko niha to<br />

nihalo, če je amplituda vsiljevanja 3 cm<br />

(8 s −1 ; 126 cm.)<br />

1.5 Sklopljeno nihanje<br />

1. Dve enaki, 1 m dolgi palici z masama po 0,6 kg, sta vrtljivo vpeti v razmiku 20 cm<br />

pod strop. Vsaka od palic je na spodnjem koncu z vzmetjo s koeficientom 10 N/cm<br />

povezana z bližnjo steno. Med seboj sta palici na sred<strong>in</strong>i povezani z vzmetjo s koeficientom<br />

1 N/cm. Kolikšni sta lastni frekvenci tega sklopljenega nihala za nihanje<br />

z majhnimi odmiki Kolikšna je frekvenca utripanja<br />

(12,35 s −1 , 12,65 s −1 ; 0,30 s −1 .)<br />

2. Med nasprotni steni sta s tremi neraztegnjenimi vzmetmi pripeti kilogramski uteži,<br />

kot je narisano. Koeficient srednje vzmeti je enak 2 N/m, koeficienta vzmeti ob<br />

stenah pa sta enaka 4 N/m. Levo utež izmaknemo za 5 cm na levo od ravnovesne<br />

lege, desno pa pridržimo v ravnovesni legi. Obe uteži nato hkrati spustimo. Kolikšna<br />

sta odmika vsake od uteži 1 s kasneje Uteži drsita po podlagi brez trenja.<br />

(x leva = -3,42 cm; x desna = 1,34 cm.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 15<br />

3. Dve enaki palici vrtljivo obesimo za njuna konca tako, da ju v oddaljenosti 0,4 m od<br />

osi povezuje vzmet s koeficientom 0,5 N/cm. Ko palici mirujeta v ravnovesni legi,<br />

ni vzmet niti skrčena, niti raztegnjena. Desno palico odklonimo iz ravnovesne lege<br />

v desno stran za 10 ◦ , levo pa v levo stran za 5 ◦ . Palici hkrati spustimo. Kolikšni<br />

sta amplitudi obeh lastnih nihanj Kolikšna je energija nihanja Kolikšen del te<br />

energije je v posameznem nač<strong>in</strong>u nihanja Ena palica je dolga 1 m <strong>in</strong> ima maso<br />

2 kg.<br />

()<br />

4. Dve enaki fizični nihali, ki ju sestavljata 1 m dolga palica z maso 0,3 kg <strong>in</strong> utež z maso<br />

0,5 kg, ki je pritrjena na koncu palice, povežemo med seboj z vzmetjo s koeficientom<br />

0,5 N/cm. Ko nihali mirujeta, je vzmet vodoravna <strong>in</strong> ni niti raztegnjena niti skrčena.<br />

Kolikšen je čas utripanja, če vzmet pritrdimo na sred<strong>in</strong>i palic (Nariši, kako so čas<br />

utripanja <strong>in</strong> lastni frekvenci odvisni od tega, kam na palicah pritrdimo vzmet - v<br />

odvisnosti od x; enak za obe palici.)<br />

x<br />

(1,59 s)<br />

5. Enaki nihali na sliki sta 0,5 m pod osema nihanja povezani z vzmetjo s koeficientom<br />

2 N/cm. Vsaka palica je dolga 1,2 m <strong>in</strong> ima maso 0,25 kg, masa uteži na koncu palice<br />

pa je 0,5 kg. V mirovni legi vzmet ni niti raztegnjena niti skrčena. Nihali izmaknemo<br />

v nasprotnih smereh za enak kot 10 ◦ <strong>in</strong> spustimo, da zanihata. S kolikšno frekvenco<br />

zanihata Ali vidimo utripanje Kolikšna je energija nihanja v vsakem od lastnih<br />

nihanj tega sistema nihal, če ga zanihamo, kot smo opisali<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


16 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

(1,8 s −1 ; ne; W 1 = 0; W 2 = 3, 27 J.)<br />

6. Dve lahki metrski palici obesimo pol metra narazen pod strop. Na spodnja konca<br />

palic pritrdimo kilogramski uteži. Palici med seboj povežemo z dvema enakima<br />

vzmetema: prva vzmet je pol metra pod obesiščem palic, druga pa 75 cm pod<br />

obesiščem palic. Koeficienta obeh vzmeti sta 0,2 N/m. Ko palici mirujeta v mirovnih<br />

legah, vzmeti nista niti raztegnjeni niti skrčeni. Kolikšni sta frekvenci obeh lastnih<br />

nihanj Palici zanihamo; v prvem primeru spodnja konca palic izmaknemo 5 cm od<br />

ravnovesne lege v nasprotnih smereh <strong>in</strong> drugič v isti smeri, ter ju hkrati spustimo.<br />

Koliko energije je v vsakem od lastnih nihanj v obeh primerih<br />

()<br />

7. Dve enaki vzmetni nihali, ki ležita na gladki vodoravni površ<strong>in</strong>i, sklopimo z lahko<br />

vzmetjo. Prva lastna frekvenca tako sklopljenih nihal je 2,34 s, druga pa 2,42 s.<br />

Nihali zanihamo tako, da obe nihali odmaknemo v levo — desno nihalo za 4 cm,<br />

levo za 2 cm, <strong>in</strong> spustimo. Koliko časa preteče, da sta odmika nihal <strong>in</strong> njuni hitrosti<br />

spet taka kot na začetku Kolikokrat je medtem zanihalo vsako od nihal Kolikšno<br />

je razmerje med energijama, ki sta pri tako začetem nihanju naloženi v prvo <strong>in</strong> drugo<br />

lastno nihanje<br />

(12,5 s; 30-krat; ...)<br />

8. Dve enaki nihali, kjer vsako nihalo sestavlja 0,81 m dolga lahka palica <strong>in</strong> na njenem<br />

koncu pritrjena majhna utež z maso 426 g, povežemo z lahko vzmetjo s koeficientom<br />

0,0087 N/cm. Želimo opazovati utripanje z utripalnim časom 50 s. V kolikšni<br />

oddaljenosti od obesišča palic ju moramo povezati z vzmetjo Kolikšni sta lastni<br />

frekvenci Zanihamo ju tako, da obe uteži izmaknemo iz ravnovesne lege za 5 ◦ eno<br />

proti drugi, <strong>in</strong> spustimo. Kolikšni sta v tem primeru energiji obeh lastnih nihanj<br />

(37,8 cm; 0,554 s −1 ; 0,574 s −1 ; W 1 = 0; W 2 = 0,0277 J.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 17<br />

2 Valovanje<br />

2.1 K<strong>in</strong>ematika valovanja<br />

1. Longitud<strong>in</strong>alno potujoče <strong>valovanje</strong> na vzmeti opišemo z izrazom<br />

A = B s<strong>in</strong>(ax + bt + c) ,<br />

kjer označujeta x <strong>in</strong> t mesto na vzmeti ter čas, merjena v osnovnih enotah. Določi<br />

enote koeficientov a, b <strong>in</strong> c! Velikosti teh koeficientov so (po vrsti) 2, 3 <strong>in</strong> 1. Kolikšni<br />

so frekvenca, krožna frekvenca, valovni vektor, valovna dolž<strong>in</strong>a <strong>in</strong> hitrost širjenja<br />

tega valovanja V katero smer potuje<br />

(0,48 s −1 ; 3 s −1 ; 2 m −1 ; π m; 1,5 m/s: potuje v smeri negativne osi x.)<br />

2. Po dolgi struni potujeta dve transverzalni valovanji z enako amplitudo 0,5 cm, enako<br />

valovno dolž<strong>in</strong>o 60 cm <strong>in</strong> enako frekvenco 40 Hz. Prvo <strong>valovanje</strong> opišemo z<br />

drugo pa potuje z enako amplitudo<br />

(a) v nasprotni smeri kot prvo <strong>in</strong><br />

(b) v isti smeri kot prvo.<br />

y 1 (x, t) = y 0 s<strong>in</strong>(kx − ωt) ,<br />

Odmiki y 2 (x, t) kasnijo za odmiki y 1 (x, t) pri x = 0 v obeh primerih za četrt nihajnega<br />

časa. Kako zapišemo celotno <strong>valovanje</strong> na struni v obeh primerih Opiši<br />

skupno <strong>valovanje</strong> v obeh primerih: kolikšna je valovna dolž<strong>in</strong>a, frekvenca, amplituda,<br />

ali je potujoče (v kateri smeri) ali stoječe (kje so vozli).<br />

(1. y(x, t) = 2y 0 s<strong>in</strong>(kx + π/4) cos(ωt + π/4); stoječe; amplituda je 2y 0 ; val. dolž<strong>in</strong>a<br />

<strong>in</strong> frekvenca enaki kot pri osnovnih dveh valovanjih; 2. y(x, t) = √ 2y 0 s<strong>in</strong>(kx −<br />

ωt + π/4); potujoče, v isti smeri kot osnovni dve valovanji, amplituda = √ 2y 0 ; val.<br />

dolž<strong>in</strong>a <strong>in</strong> frekvenca enaki kot pri osnovnih dveh valovanjih.)<br />

3. Na odprtem morju je amplituda cunamija ponavadi manjša od 30 cm, njegova valovna<br />

dolž<strong>in</strong>a pa večja od 80 km. Predpostavi, da je hitrost takega vala 704 km/h.<br />

Kolikšni sta največji navpična hitrost ladje <strong>in</strong> navpični pospešek ladje na valu, ko<br />

gre ta mimo (pod njo) (Ali mornarji na odprtem morju opazijo cunami)<br />

(4,6 mm/s; 7,1 ·10 −5 m/s 2 .)<br />

4. Na star gramofon postavimo veliko ploščo s premerom 30 cm <strong>in</strong> jo zavrtimo s 33<br />

obrati na m<strong>in</strong>uto. Zvočni zapis na plošči je v spiralnem žlebu, ki se začne 14,5 cm<br />

daleč od osi <strong>in</strong> konča 3 cm od osi. Ko igla bere zapis v žlebu, slišimo zvok s frekvenco<br />

800 Hz. Kako daleč narazen so v žlebu grb<strong>in</strong>e, čez katere se vozi igla, ko je 10 cm od<br />

osi Katero frekvenco zvoka slišimo, če povečamo število obratov na 45 na m<strong>in</strong>uto<br />

Nariši, kako je razdalja med sosednjima grb<strong>in</strong>ama v žlebu odvisna od oddaljenosti<br />

igle od osi, pri konstantni frekvenci zvoka 800 Hz.<br />

(0,432 mm; 1091 Hz; d = ν ob<br />

ν 2πr.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


18 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

5. Po vrvi potuje transverzalni val z amplitudo 10 cm <strong>in</strong> valovno dolž<strong>in</strong>o 2 m. Kolikšno<br />

je razmerje med največjo hitrostjo, s katero se v prečni smeri giblje posamezen del<br />

vrvi, <strong>in</strong> hitrostjo vala Če na dveh različnih vrveh vzbujamo potujoči transverzalni<br />

val z enakima frekvencama <strong>in</strong> amplitudama, ali sta razmerji med obema hitrostima<br />

enaki za obe vrvi Zakaj<br />

(Izpelji zvezo: v 0<br />

c<br />

= k · s 0 = π ; ne, ker sta valovna vektorja različna.)<br />

10<br />

6. Nekje na sred<strong>in</strong>i dolge strune vzbujamo <strong>valovanje</strong> s frekvenco 1 Hz <strong>in</strong> amplitudo<br />

2 cm. Valovanje od mesta vzbujanja potuje vzdolž strune v obe smeri s hitrostjo<br />

5 m/s. Ob trenutku t = 0 je na struni 10 m stran od mesta vzbujanja vrh vala.<br />

Zapiši obe valovanji, ki potujeta od mesta vzbujanja v obe smeri. Struna je napeta<br />

vzdolž osi y, <strong>valovanje</strong> pa je transverzalno z odmiki vzdolž osi x.<br />

(x 1 = s 0 cos(ky − ωt); x 2 = s 0 cos(ky + ωt); s 0 = 2 cm; k = 1,26 m −1 ; ω = 2π s −1 .)<br />

7. Dolga elastična vrvica z dolž<strong>in</strong>sko gostoto mase 62,5 g/m je napeta s silo 16 N vzdolž<br />

x osi. Pri x = 0 (ki je nekje na sred<strong>in</strong>i vrvice) vzbujamo <strong>valovanje</strong> s frekvenco 4 Hz <strong>in</strong><br />

amplitudo 1 cm tako, da je ob t = 0 pri x = 1, 00 m vrvica maksimalno odmaknjena<br />

od ravnovesne lege. Kolikšen je odmik vrvice 10 m od mesta vzbujanja 5 sekund<br />

potem, ko smo vključili štoparico Valovanje je transverzalno z odmiki vzdolž osi y.<br />

(0.)<br />

8. Na vrvi, ki je napeta vzdolž y osi, potuje v smeri −y s hitrostjo 8 m/s transverzalni<br />

val z amplitudo 6 cm <strong>in</strong> valovno dolž<strong>in</strong>o 1,5 m. Odmiki delov vrvi so v smeri, ki jo<br />

opiše vektor s 0 = (s x , s y , s z ) = (s 0 , 0, 2s 0 ). Ob času t = 1 s je odmik pri y = 2 m<br />

enak 0 (del vrvi na tem mestu gre v tem trenutku skozi mirovno lego). Kolikšni so<br />

valovni vektor, frekvenca, krožna frekvenca, nihajni čas <strong>in</strong> s 0 za to <strong>valovanje</strong> Zapiši<br />

funkcijo, ki ti pove, kolikšen <strong>in</strong> v kateri smeri je odmik posameznega dela vrvi ob<br />

določenem času.<br />

(k = (0, 4,19 m −1 , 0); 5,33 s −1 ; 33,5 s −1 ; 0,19 s; 2,68 cm; s = s 0 s<strong>in</strong>(k y y + ωt + δ);<br />

δ = 2, 1 ± N · π = 120 ◦ ± N · π.)<br />

9. Na struni, ki je napeta vzdolž z osi, potuje v smeri −z s hitrostjo 3 m/s transverzalni<br />

val z amplitudo 2 cm <strong>in</strong> valovno dolž<strong>in</strong>o 0,6 m. Odmiki delov vrvi so v smeri, ki jo<br />

opiše vektor s 0 = (s x , s y , s z ) = (s 0 , s 0 , 0). Ob času t = 0,5 s je odmik pri z = 2 m<br />

enak 0 (del vrvi na tem mestu gre v tem trenutku skozi mirovno lego). Kolikšni so<br />

valovni vektor, frekvenca, krožna frekvenca, nihajni čas <strong>in</strong> s 0 za to <strong>valovanje</strong> Zapiši<br />

funkcijo, ki ti pove, kolikšen <strong>in</strong> v kateri smeri je odmik posameznega dela vrvi ob<br />

določenem času.<br />

(k = (0, 0, 10,5 m −1 ); 5 s −1 ; 10 π s −1 ; 0,2 s; 1,41 cm; s(z, t) = (s 0 , s 0 , 0) s<strong>in</strong>(k z z +<br />

ωt + δ); δ = −0, 67π ± N · π.)<br />

10. Transverzalno <strong>valovanje</strong> na vrvi potuje v smeri negativne osi y s hitrostjo 12 m/s.<br />

Valovna dolž<strong>in</strong>a valovanja je 5 m, amplituda pa 10 cm. Kolikšna je frekvenca<br />

valovanja Zapiši, kako se odmik delov vrvi sprem<strong>in</strong>ja s časom <strong>in</strong> krajem, z vsemi<br />

potrebnimi parametri. Vrh vala je ob času t = 1 s v izhodišču koord<strong>in</strong>atnega sistema.<br />

Kolikšna je hitrost vrvi ob času t = 2 s pri y = −2 m<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 19<br />

(2,4 s −1 ; s(y, t) = s 0 cos(ωt + ky + δ); ω = 4,8 π s −1 ; k =1,26 m −1 ; s 0 = 10 cm;<br />

δ = 1, 2π ± N2π; 0.)<br />

2.2 Hitrost potovanja motnje<br />

1. Transverzalno <strong>valovanje</strong> s frekvenco 30 Hz ima na vrvi, ki je dolga 5 m <strong>in</strong> ima maso<br />

0,16 kg, valovno dolž<strong>in</strong>o 0,6 m. Kolikšna je napetost v vrvi<br />

(10,4 N.)<br />

2. Pod strop telovadnice obesimo dolgo, enakomerno debelo vrv. Dolga je 5 m <strong>in</strong> ima<br />

maso 6 kg. Koliko časa potuje transverzalna motnja od spodnjega, prostega konca<br />

vrvi, do zgornjega, pritrjenega<br />

(1,41 s.)<br />

3. Krožna zanka iz vrvi se vrti okoli osi, ki je pravokotna na zanko <strong>in</strong> gre skozi središče<br />

krožnice zanke. Obodna hitrost je v 0 . Kolikšna je hitrost transverzalnega valovanja,<br />

ki potuje po zanki (Izračunajte najprej silo, s katero je zanka napeta!)<br />

(v 0 .)<br />

4. Kolikšna je hitrost valovanja na krožni zanki (lasu, ki ga vihti kavboj) s polmerom<br />

30 cm, ki se vrti s frekvenco 3 Hz<br />

(5,65 m/s.)<br />

5. Ravni valovi na oceanu potujejo s hitrostjo 16 m/s. Vrh drugega vala gre skozi točko,<br />

kjer je v nekem trenutku vrh prvega vala, 10 sekund za vrhom prvega vala. Navpična<br />

razdalja med dnom <strong>in</strong> vrhom vala je 1,2 m. Koord<strong>in</strong>atni sistem postavimo tako, da je<br />

glad<strong>in</strong>a oceana v brezvetrju <strong>in</strong> kadar je nevzvalovana v ravn<strong>in</strong>i xy, valovi pa potujejo<br />

vzdolž osi y. Zapiši <strong>valovanje</strong> (krajevno <strong>in</strong> časovno odvisnost) z vsemi parametri, ki<br />

jih lahko določiš (frekvenco, krožno frekvenco, valovno dolž<strong>in</strong>o, valovnim vektorjem,<br />

amplitudo). Na glad<strong>in</strong>i plava boja, ki je sicer zasidrana. Kolikšna je največja hitrost,<br />

s katero se giblje boja v navpični smeri, ko potujejo pod njo valovi<br />

(s = s 0 s<strong>in</strong>(ky − ωt); s 0 = 0,6 m; k = 0,04 m −1 ; ω =0,63 s −1 ; 0,38 m/s.)<br />

2.3 Stoječe <strong>valovanje</strong><br />

1. Po dolgi vzmeti potujeta longitud<strong>in</strong>alni valovanji<br />

s 1 = s 0 s<strong>in</strong>(kx − ωt + π/3)<br />

<strong>in</strong> s 2 = s 0 cos(kx + ωt − π/3).<br />

Amplituda posameznega valovanja je 0,5 cm, valovna dolž<strong>in</strong>a je 30 cm, frekvenca<br />

pa 1 s −1 . Kje so vozli stoječega valovanja <strong>in</strong> ob katerih časih so odmiki delov vzmeti<br />

od njihovih ravnovesnih leg največji<br />

(Vozli: pri x = λ 4 (n − 1 4 ); n = ... − 1, 0, 1, 2, ...; največji odmiki ob časih t m, velja<br />

ωt m − π 12 = mπ.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


20 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

2. Ko zatiskamo vse luknjice na piščali, ta igra svoj osnovni (najnižji) ton, srednji C<br />

(262 Hz). Kako daleč od konca piščali je luknjica, ki je odprta, ko piščal igra ton D<br />

(294 Hz) nad srednjim C<br />

(7,1 cm.)<br />

3. Vodoravno, 10 cm dolgo žico na enem krajišču pritrdimo, drugo pa speljemo preko<br />

lahkega škripca <strong>in</strong> nanj pritrdimo utež z maso 2 kg. Osnovna lastna frekvenca žice<br />

je tedaj 71 Hz. Kolikšna je masa 1 m dolgega kosa take žice<br />

(99,2 g.)<br />

4. Strune na viol<strong>in</strong>i so vse napete z istimi silami. Osnovni frekvenci strun G <strong>in</strong> A<br />

sta 196 Hz <strong>in</strong> 440 Hz. Dolž<strong>in</strong>ska gostota mase strune G je 3,0 g/m. Kolikšna je<br />

dolž<strong>in</strong>ska gostota mase strune A Kolikšni sta valovni dolž<strong>in</strong>i zvoka, ki ga oddajata<br />

nihajoči struni G <strong>in</strong> A<br />

(0,60 g/m; 1,73 m, 0,77 m.)<br />

5. Pravilno uglašena C 1 struna klavirja ima frekvenco osnovnega lastnega nihanja 261,1<br />

Hz. Uglaševalec klavirja ugotovi, da je frekvenca te strune, ki je napeta s silo 900<br />

N, za 15 Hz prenizka. Za koliko naj spremeni napetost strune, da bo zvenela pri<br />

željeni frekvenci<br />

(Sila naj bo 1013 N.)<br />

6. Kitarist uglašuje kitaro s pomočjo glasbenih vilic, ki oddajajo ton D s frekvenco<br />

294 Hz. Ko hkrati zvenijo glasbene vilice <strong>in</strong> struna na kitari, kitarist sliši utripanje<br />

s frekvenco 4 Hz. Za kolikšen delež naj spremeni napetost strune, da bo zvenela s<br />

pravim tonom Ali lahko iz navedenih podatkov ugotovite, ali mora napetost strune<br />

povečati ali zmanjšati<br />

(2,72 %; ne.)<br />

7. Dve enaki klavirski struni, ki ju napenjata enaki sili, zvenita v osnovnem tonu s<br />

frekvenco 196 Hz. Potem povečamo napetost druge strune toliko, da slišimo 2,5<br />

utripa na sekundo, ko zvenita obe struni hkrati. Za koliko odstotkov je sila, ki<br />

napenja drugo struno, večja od sile, ki napenja prvo struno<br />

(2,55 %.)<br />

8. Pravilno uglašeni C 1 struni klavirja imata frekvenco osnovnega lastnega nihanja<br />

261,1 Hz. Uglaševalec klavirja ugotovi, da sta nekoliko razglašeni — ob sočasnem<br />

udarcu kladivca na obe struni sliši utripanje s frekvenco 2 s −1 . Če ena od obeh strun<br />

zveni s pravo frekvenco, s katero frekvenco zveni druga Pravilno uglašeno struno<br />

napenja sila 900 N. Kolišna sila napenja razglašeno struno<br />

(Dve rešitvi; ν 2 =261,1 Hz ± 2 Hz; F 2 = 900 N ∓ 14 N.)<br />

9. Klavirski struni s presekom 2 mm 2 , gostoto 7,8 g/cm 3 <strong>in</strong> dolž<strong>in</strong>o 1 m sta bili napeti<br />

s silama 100 N. Pri prevozu klavirja je ena struna malo popustila. S kolikšno silo je<br />

napeta po prevozu, če pri udarcu na tipko zaslišimo utripanje s frekvenco 2 s −1 <br />

(90 N.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 21<br />

10. Viol<strong>in</strong>ist uglašuje svojo viol<strong>in</strong>o. Ko mu pianist zaigra ton A s frekvenco 440 Hz,<br />

zaigra tudi viol<strong>in</strong>ist na stuno A svoje viol<strong>in</strong>e, ki bi morala zveneti z isto frekvenco.<br />

Viol<strong>in</strong>ist sliši utripanje s frekvenco 2 Hz, zato najprej nekoliko zmanjša napetost<br />

strune. Zdaj sliši utripanje s frekvenco 3 Hz, struna je napeta s silo 82 N. Kolikšna<br />

sila je napenjala struno prej Kolikšna sila napenja pravilno uglašeno struno Vse<br />

strune na vilo<strong>in</strong>i so dolge 32,5 cm. Kolikšna je dolž<strong>in</strong>ska gostota mase strune A<br />

(82,4 N; 83,13 N; 1,02 g/m.)<br />

11. Viol<strong>in</strong>a ima štiri strune, ki so uglašene tako, da je osnovna frekvenca določene strune<br />

enaka 1 1 osnovne frekvence sosednje strune (od najnižje proti višjim). Osnovna<br />

2<br />

frekvenca najvišje strune pravilno uglašene viol<strong>in</strong>e ima frekvenco 660 Hz, kar ustreza<br />

tonu E’. Kolikšne so osnovne frekvence ostalih treh strun Ali lahko na to viol<strong>in</strong>o<br />

zaigramo ton, ki je dve oktavi nižji od E’ Pojasni odgovor!<br />

(440 Hz, 294 Hz, 196 Hz; ne, najnižji ton, ki ga lahko zaigramo na viol<strong>in</strong>o, ima<br />

frekvenco 196 Hz.)<br />

12. Struna na viol<strong>in</strong>i je dolga 32,5 cm. Koliko celih oktav lahko zaigra viol<strong>in</strong>ist na eno<br />

struno, če je najkrajša dolž<strong>in</strong>a strune, pri kateri omenjeni viol<strong>in</strong>ist še zna izvabiti lep<br />

zvok, 7 cm Frekvenca tona, ki je eno oktavo nad prvim tonom, je dvakrat tolikšna<br />

kot frekvenca prvega tona.<br />

(2.)<br />

13. Strune na mandol<strong>in</strong>i so dolge 34 cm. Ena od strun mandol<strong>in</strong>e zveni v osnovnem<br />

nač<strong>in</strong>u s frekvenco tona D. Njena masa je 1,8 g. Kolikšna sila napenja to struno<br />

Višje frekvence lahko zaigramo, če struno s prstom pritisnemo na ubiralko <strong>in</strong> jo s<br />

tem skrajšamo do sosednje kov<strong>in</strong>ske prečke. S prvo skrajšavo dobimo ton Dis, z<br />

drugo skrajšavo ton E, s tretjo ton F, ... Izračunajte, kolikšen je pravilni razmik<br />

med kov<strong>in</strong>skimi prečkami od prve (ki da ton D) do sedme (ki da ton Gis).<br />

ton, nota frekvenca [Hz]<br />

C 261,7<br />

Cis 277,2<br />

D 293,7<br />

Dis 311,2<br />

E 329,7<br />

F 349,2<br />

Fis 370,0<br />

G 392,0<br />

Gis 415,3<br />

(211 N; 1,9 cm, 1,8 cm, 1,7 cm, 1,6 cm, 1,5 cm, 1,5 cm.)<br />

14. En meter dolga struna z dolž<strong>in</strong>sko gostoto mase 6,0 · 10 −3 kg/m je napeta s silo<br />

200 N. Struna niha hkrati v osnovnem <strong>in</strong> drugem vzbujenem stanju z amplitudama<br />

6 mm (osnovno) <strong>in</strong> 4 mm (2. vzbujeno). Kolikšen je odmik dela strune četrt metra<br />

od pritrdišča po četrt<strong>in</strong>i osnovnega nihajnega časa Odmiki delov strune so ob<br />

t = 0 nič za osnovno stanje <strong>in</strong> maksimalni za 2. vzbujeno stanje. Kolikšna je<br />

skupna energija valovanja<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


22 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

(4,24 mm; 0,089 J.)<br />

15. Struno z maso 100 g, dolž<strong>in</strong>o 1,2 m <strong>in</strong> presekom 0,03 cm 2 napenja sila 100 N. Struna<br />

niha v osnovnem <strong>in</strong> prvem vzbujenem lastnem nihanju tako, da sta energiji, ki sta<br />

naloženi v posamezno nihanje, enaki. Skupna energija nihanja je 0,04 J. Kolikšni<br />

sta amplitudi vzbujenih nihanj<br />

(9,86 mm, 4,93 mm.)<br />

16. Kitara ima šest strun, ki so vse napete z istimi silami, iz iste kov<strong>in</strong>e <strong>in</strong> vse enako<br />

dolge. Zvenijo z osnovnimi frekvencami 82,4 Hz, 110,0 Hz, 146,8 Hz, 196,0 Hz,<br />

246,9 Hz <strong>in</strong> 329,6 Hz. Najdebelejša struna ima premer 1,5 mm. Kolikšni so premeri<br />

ostalih strun<br />

17. V 40 cm dolgi odprti piščali s presekom 2 cm 2 vzbudimo 1. vzbujeno lastno nihanje,<br />

pri čemer je največja amplituda tlaka 0,5.10 −3 Nm −2 . Kolikšna je energija tega<br />

nihanja Kolikšno je časovno povprečje gostote k<strong>in</strong>etične energije na mestu, ki je<br />

za šest<strong>in</strong>o dolž<strong>in</strong>e piščali oddaljeno od konca piščali Gostota zraka je 1,2 kgm −3 ,<br />

koeficient κ = 1, 4 <strong>in</strong> tlak 1 bar.<br />

(3,57 ·10 −17 J; 1,12 ·10 −13 Jm 3 .)<br />

18. Struna je dolga 0,75 m <strong>in</strong> ima maso 3 g. Na struno zabrenkamo <strong>in</strong> posnamemo<br />

spekter zvoka. V tabeli so frekvence tonov, ki so v spektru, <strong>in</strong> njihove relativne<br />

jakosti.<br />

lastno nihanje frekvenca [Hz] relativna jakost<br />

osnovno 80 1<br />

1. vzbujeno 160 1,2<br />

2. vzbujeno 240 0,05<br />

3. vzbujeno 320 1,1<br />

4. vzbujeno 400 0,9<br />

5. vzbujeno 480 0,1<br />

6. vzbujeno 560 0,7<br />

7. vzbujeno 640 0,6<br />

Na katerem delu strune smo najverjetneje zabrenkali S kolikšno silo je napeta<br />

struna S kolikšno silo moramo napeti struno, da bo 4. vzbujeno stanje strune<br />

zvenelo s frekvenco tona A 1 (440 Hz)<br />

(Na tretj<strong>in</strong>i strune; 57,6 N; 69,7 N.)<br />

19. Iz votlih, na eni strani odrtih <strong>in</strong> na drugi zaprtih cevk, ki so ravno pravih dolž<strong>in</strong>,<br />

naredimo Panove piščali. V tabeli so zapisane frekvence prvih štirih tonov C-durove<br />

lestvice, ki jih izvabimo iz štirih cevk piščali. Kako dolge so te štiri cevke Za vsako<br />

cevko določi še prvo <strong>in</strong> drugo višjo harmonsko frekvenco (ki nastopata v spektru<br />

zvena piščali).<br />

ton, nota frekvenca [Hz]<br />

C 261,7<br />

D 293,7<br />

E 329,7<br />

F 349,2<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 23<br />

Rešitve:<br />

ton, nota dolž<strong>in</strong>a [cm] ν 1 [Hz] ν 2 [Hz]<br />

C 32,5 785,1 1308<br />

D 28,9 881,1 1469<br />

E 25,8 989,1 1649<br />

F 24,3 1048 1746<br />

20. S frekvenčnim generatorjem, ki mu lahko sprem<strong>in</strong>jamo frekvenco med 300 Hz <strong>in</strong><br />

1200 Hz, napajamo majhen zvočnik. Zvočnik je vgrajen v zaprt prvi konec 63 cm<br />

dolge cevi, na drugem koncu je cev odprta. Po cevi lahko premikamo droben mikrofon,<br />

z njim iščemo mesta, kjer dobimo najmočnejši signal. Pri neki frekvenci dobimo<br />

z mikrofona, ki je od odprtega konca cevi oddaljen 27 cm, najmočnejši signal. Kolikšna<br />

je ta frekvenca Koliko je pri isti frekvenci različnih leg mikrofona v cevi, pri<br />

katerih dobimo najmočnejši signal Nariši shematično sliko, ki bo ilustrirala tvoj<br />

razmislek. Pri zvočniku je vozel v odmikih, mikrofon je občutljiv na spremembe<br />

tlaka.<br />

(944 Hz; 3 + 1 lega – pri zvočniku.)<br />

2.4 Interferenca<br />

1. V ogliščih enakostraničnega trikotnika so trije viri valovanja, ki oddajajo valovanja<br />

z isto frekvenco, amplitudo <strong>in</strong> fazo izotropno v prostor. Valovna dolž<strong>in</strong>a valovanja<br />

je 1 m. Kolikšna je najmanjša dolž<strong>in</strong>a stranice trikotnika, da bo v smeri katerekoli<br />

zveznice med dvema ogliščema trikotnika daleč stran <strong>valovanje</strong> najbolj ojačeno<br />

Kolikokrat manjšo gostoto energijskega toka dobimo v istih smereh, če stranico<br />

trikotnika za pol skrajšamo<br />

(2 m; 9 krat.)<br />

2. Valovanje na vodni glad<strong>in</strong>i vzbujamo na dveh mestih z isto frekvenco 5 Hz <strong>in</strong> sočasno<br />

(v fazi). V smeri zveznice med mestoma vzbujanja je druga oslabitev (nariši si!).<br />

Kolikšna je razdalja med izvoroma valovanj Pri katerem kotu glede na pravokotnico<br />

na zveznico med izvoroma je prva oslabitev Kaj je s tretjo oslabitvijo Pri katerih<br />

kotih pa so ojačitve <strong>in</strong> koliko jih je Valovanje na vodni površ<strong>in</strong>i se širi s hitrostjo<br />

c, ki je podana z enačbo c 2 = (gλ)/(2π).<br />

(9,5 cm; 19,5 ◦ ; je ni; 0 ◦ , 41,8 ◦ .)<br />

3. Na vodni glad<strong>in</strong>i vzbujamo <strong>valovanje</strong> z isto frekvenco na treh mestih, ki so razvrščena<br />

na isti premici <strong>in</strong> enakomerno razmaknjena. Valovanji, ki se širita od levega <strong>in</strong><br />

desnega izvora, sta fazno zamaknjeni glede na <strong>valovanje</strong>, ki se širi od srednjega<br />

izvora. Levi izvor zaostaja za srednjim za fazo ϕ = π/3, desni izvor pa srednjega za<br />

isto fazo prehiteva. Pri katerih kotih θ je <strong>valovanje</strong> ojačeno daleč stran od izvorov<br />

Razmik med sosednjima izvoroma je 5 cm <strong>in</strong> valovna dolž<strong>in</strong>a valovanja 2 cm.<br />

(-60,1 ◦ ; -27,8 ◦ ; -3,8 ◦ ; 19,5 ◦ ; 47,2 ◦ .)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


24 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

4. Dva zvočnika oddajata enakomerno v prostor <strong>in</strong> sočasno zvočni valovanji s frekvencama<br />

500 Hz <strong>in</strong> 1000 Hz. Zvočnika stojita 3 m narazen. Pri katerih kotih (glede na<br />

simetralo med njima) slišimo samo eno frekvenco od obeh Katero Poišči vse take<br />

kote.<br />

(6,5 ◦ ; 19,9 ◦ ; 34,5 ◦ ; 52,5 ◦ .)<br />

5. Na isti premici stoji pet virov, ki oddajajo <strong>valovanje</strong> z isto frekvenco enakomerno v<br />

prostor. Razdalja med sosednjima viroma je 1 m, valovna dolž<strong>in</strong>a valovanja je 0,5<br />

m. Sosednja vira oddajata valovanji v protifazi (s faznim zamikom π). V katerih<br />

smereh so glavne ojačitve V katerih smereh so popolne oslabitve<br />

()<br />

6. Dva vira oddajata sočasno valovanji z enakima frekvencama enakomerno v prostor.<br />

Če je valovna dolž<strong>in</strong>a valovanja 15 cm, dobimo pri določenem kotu θ 1 glede na<br />

simetralo zveznice med viroma ojačitev, če pa je valovna dolž<strong>in</strong>a 20 cm, je pri istem<br />

kotu oslabitev. Kolikšen je θ 1 <br />

Vira sta 0,5 m narazen.<br />

(36,9 ◦ .)<br />

7. Zvočnik oddaja zvok s frekvenco 1000 Hz enakomerno v vse smeri. Stoji 2 m od<br />

ravnega zidu, od katerega se zvočno <strong>valovanje</strong> odbija brez izgub. Na sliki označite,<br />

odkod navidezno izhajajo odbiti zvočni valovi (lego navideznega zvočnika). V katerih<br />

smereh (glede na simetralo zveznice med zvočnikom <strong>in</strong> navideznim zvočnikom)<br />

<strong>valovanje</strong>, ki gre naravnost od zvočnika, destruktivno <strong>in</strong>terferira z odbitim <strong>valovanje</strong>m<br />

Rešitev:<br />

θ<br />

(θ = 2,44 ◦ , 7,33 ◦ , 12,3 ◦ , 17,3 ◦ , 22,5 ◦ , ...)<br />

8. Zvočnika sta razmaknjena 1 m <strong>in</strong> ju napaja isti frekvenčni generator. Zvok oddajata<br />

enakomerno v prostor <strong>in</strong> sočasno (v fazi). V smeri pod kotom 30 ◦ glede na simetralo<br />

zveznice med zvočnikoma je ojačitev. Razdaljo med zvočnikoma počasi povečujemo<br />

<strong>in</strong> opazimo, da se v isti smeri ponovno pojavi ojačitev, ko je razdalja med zvočnikoma<br />

1,2 m. Katera ojačitev po vrsti je to Kolikšni sta valovna dolž<strong>in</strong>a <strong>in</strong> frekvenca<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 25<br />

zvoka Kolikšna naj bo vsaj/največ razdalja med zvočnikoma, da bo poleg centralne<br />

ojačitve vsaj še ojačitev prvega reda, <strong>in</strong> v kateri smeri je tedaj ojačitev prvega reda<br />

(N = 5; 10 cm; 3400 Hz; vsaj 10 cm; vzdolž zveznice med zvočnikoma.)<br />

9. Dva zvočnika, ki ju napaja isti frekvenčni generator, oddajata v fazi zvok s frekvenco<br />

1200 Hz enakomerno v vse smeri. Poslušalec stoji v oddaljenosti 10 m od zvočnikov<br />

na simetrali zveznice med zvočnikoma. Potem se začne od simetrale oddaljevati<br />

(hodi v pravokotni smeri), dokler se ne znajde na mestu, kjer zvoka ne sliši. Prehodil<br />

je 1 m dolgo pot. Kolikšna je razdalja med zvočnikoma Pot nadaljuje v isti smeri<br />

— koliko prehodi do naslednjega mesta, kjer zvoka ne sliši Koliko je smeri, v<br />

katerih so ojačitve, med koti 0 ◦ <strong>in</strong> 90 ◦ glede na simetralo zveznice<br />

(1,42 m; še 2,13 m; 5.)<br />

10. Dva zvočnika, ki sta 6 m narazen, oddajata zvočni valovanji v protifazi enakomerno<br />

v prostor. Frekvenca obeh valovanj je 250 Hz. V katerih smereh glede na simetralo<br />

zveznice so ojačitve Kolikšna je v oddaljenosti 50 m od zvočnikov v eni od teh<br />

smeri gostota energijskega toka Kako daleč od zvočnikov v smereh ojačitev zvok še<br />

sliši človek z normalnim sluhom Kolikšna je v isti smeri <strong>in</strong> pri enaki oddaljenosti<br />

od zvočnikov gostota energijskega toka, če se en zvočnik pokvari <strong>in</strong> ne oddaja več<br />

Vsak zvočnik oddaja zvok z močjo 30 W.<br />

(±6, 5 ◦ , ±19, 9 ◦ , ±34, 5 ◦ , ±52, 5 ◦ ; 3,82·10 −3 W/m 2 ; 3,09 km; 9,55·10 −4 W/m 2 .)<br />

2.5 Dopplerjev pojav<br />

1. Sirena rešilnega avta oddaja zvok s frekvenco 1602 Hz. Rešilec prehiti kolesarja, ki<br />

se vozi v isto smer s hitrostjo 2,63 m/s. Kolesar potem sliši zvok s frekvenco 1590<br />

Hz. Kolikšna je hitrost rešilca<br />

(18,8 km/h.)<br />

2. Rešilec na nujni vožnji vozi s hitrostjo 110 km/h <strong>in</strong> pri tem trobi s hupo(ker se<br />

je sirena ravnokar pokvarila). Frekvenca zvoka, ki ga oddaja hupa, je 400 Hz. S<br />

kolikšno hitrostjo vozi avtomobil v isti smeri kot rešilec, če se mu rešilec približuje<br />

<strong>in</strong> sliši voznik v avtomobilu zvok s frekvenco 410 Hz Hitrost širjenja zvoka v zraku<br />

je 340 m/s.<br />

(82 km/h.)<br />

3. Rešilni avto z vključeno sireno, ki oddaja zvok s frekvenco 1600 Hz, prehiti kolesarja,<br />

ki se vozi v isti smeri. Preden rešilni avto kolesarja prehiti, ta sliši zvok sirene s<br />

frekvenco 1762 Hz, potem, ko ga prehiti, pa s frekvenco 1467 Hz. S kolikšnima<br />

hitrostima vozita rešilec <strong>in</strong> kolesar<br />

(120 km/h; 8,6 km/h.)<br />

4. Sirena rešilnega avta oddaja zvok s frekvenco 1602 Hz. Rešilec prehiti kolesarja,<br />

ki se vozi v isto smer s hitrostjo 10 km/h. Kolesar po prehitevanju sliši zvok s<br />

frekvenco 1590 Hz. Kolikšna je hitrost rešilca<br />

(cudni podatki)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


26 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

5. Rešilni avto z vključeno sireno, ki oddaja zvok s frekvenco 1000 Hz, se bliža kolesarju,<br />

ki se vozi v nasprotni smeri. Preden se rešilni avto <strong>in</strong> kolesar srečata, kolesar sliši<br />

zvok sirene s frekvenco 1095 Hz, potem, ko je rešilni avto že mimo, pa s frekvenco<br />

918 Hz. S kolikšnima hitrostima vozita rešilni avto <strong>in</strong> kolesar<br />

(90 km/h; 18 km/h.)<br />

6. Najmanjša sprememba frekvence, ki jo sliši človek z normalnim sluhom, je za frekvence<br />

nad 500 Hz približno 1% frekvence. S kolišno hitrostjo se pelje mimo mirujočega<br />

opazovalca avto z vključeno sireno, če opazovalec ravno zazna spremembo<br />

frekvence, ko gre avto mimo njega<br />

()<br />

7. S terase stonadstropne stolpnice Franci spusti, da pade v glob<strong>in</strong>o zvočnik, ki oddaja<br />

zvok s frekvenco 1000 Hz. Nariši graf, ki kaže, kako se s časom sprem<strong>in</strong>ja frekvenca<br />

zvoka, ki ga sliši Franci na terasi, na drugi graf pa, kako se s časom sprem<strong>in</strong>ja frekvenca<br />

zvoka, ki ga sliši naključni mimoidoči Janez pod stolpnico. Terasa stolpnice<br />

je 300 m nad tlemi. Kolikšni sta obe frekvenci (ki ju slišita Franci <strong>in</strong> Janez) tik<br />

preden se zvočnik raztrešči<br />

Rešitev:<br />

(814,5 Hz; 1295 Hz.)<br />

8. Ob cestah stojijo merilne <strong>in</strong> opozorilne table, ki merijo <strong>in</strong> sporočajo hitrost vozil na<br />

cesti. Opremljene so z oddajnikom <strong>in</strong> sprejemnikom ultrazvoka, ki deluje na osnovi<br />

Dopplerjevega pojava. Frekvenca ultrazvoka, ki ga oddajnik oddaja, je 10 MHz,<br />

hitrost vozil, ki se mu približujejo, pa meri z natančnostjo ± 1 km/h. Kolikšno<br />

frekvenco odbitega signala izmeri naprava, če avto pelje s hitrostjo 60 km/h Kako<br />

natančno meri naprava frekvenco ultrazvočnega signala, ki se je odbil od gibajočega<br />

se vozila<br />

(11,03 MHz; 0,16%.)<br />

9. Na peronu stoji mož <strong>in</strong> čaka na vlak. Ko se vlak približuje postaji, piščal na vlaku<br />

piska s frekvenco 1000 Hz. Vlak se ustavlja enakomerno pojemajoče, od hitrosti<br />

40 km/h se v desetih sekundah ustavi. Nariši najprej graf, ki kaže, kako je frekvenca<br />

zvoka, ki jo sliši mož na postaji, odvisna od trenutne hitrosti približujočega vlaka,<br />

potem pa še graf, ki kaže, kako se frekvenca zvoka (ki ga sliši mož na peronu) med<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 27<br />

ustavljanjem vlaka sprem<strong>in</strong>ja s časom. Grafa opremi z oznakami <strong>in</strong> podatki, ki so<br />

pomembni.<br />

()<br />

10. Sirena gasilskega vozila oddaja izmenično zvok s frekvencama 420 Hz <strong>in</strong> 560 Hz (sirena<br />

zavija). Vsak ton traja 0,75 s (perioda izmenjave tonov je 1,5 s). Gasilsko vozilo<br />

na nujni vožnji vozi s hitrostjo 80 km/h z vklopljeno sireno. Pri katerih frekvencah<br />

sliši zvok sirene mirujoči opazovalec Janez, ki se mu gasilsko vozilo približuje Janez<br />

meri tudi periodo izmenjave obeh zvokov. Kolikšno periodo izmeri<br />

(449 Hz; 599 Hz; 1,4 s.)<br />

2.6 Zvok<br />

1. Na obeh koncih vpeta struna je dolga 15 cm. Niha v svojem osnovnem stanju.<br />

Kolikšni sta frekvenca <strong>in</strong> valovna dolž<strong>in</strong>a zvoka, ki ga struna oddaja Motnja se po<br />

struni širi s hitrostjo 250 m/s, zvok pa po zraku s hitrostjo 340 m/s.<br />

(833 Hz; 40,8 cm.)<br />

2. Ena od 70 cm dolgih strun viol<strong>in</strong>e niha v osnovnem nač<strong>in</strong>u s frekvenco 294 Hz<br />

<strong>in</strong> amplitudo 2,0 mm. Kolikšni sta amplitudi hitrosti <strong>in</strong> pospeška srednjega dela<br />

strune Kolikšni sta frekvenca <strong>in</strong> valovna dolž<strong>in</strong>a zvoka, ki ga slišimo<br />

()<br />

3. Za kolikšen faktor se poveča jakost zvoka, če se glasnost poveča za 30 dB Za kolikšen<br />

faktor se pri tem poveča amplituda tlaka v zvočnem valovanju<br />

(1000; 31,6.)<br />

4. Zvočnik prejema od ojačevalca 8 W električne moči. Izkoristek pretvorbe prejete<br />

moči v energijski tok zvočnega valovanja, ki ga zvočnik oddaja enakomerno v polprostor<br />

(polkrogla), je 3%. Kolikšni sta jakost <strong>in</strong> glasnost zvoka 10 m pred zvočnikom<br />

(3,82·10 −4 W/m 2 ; 86 dB.)<br />

5. Na tekmovanju v kričanju je zmagala ženska, ki je iz sebe spravila zvok z glasnostjo<br />

114 dB. Glasnost so merili en meter stran. Koliko enako glasnih žensk bi moralo<br />

zakričati naenkrat, da bi bila en meter stran od njih glasnost 120 dB, kar je meja<br />

boleč<strong>in</strong>e Predpostavite, da se seštevajo jakosti zvoka (<strong>in</strong> ne amplitude). Kako daleč<br />

sega krik zmagovalke - kako daleč stojimo, ko jo ravno še slišimo (ne upoštevamo<br />

absorpcije)<br />

(4; 501 km.)<br />

6. Na rockovskem koncertu v dvorani z dimenzijami 60 m · 100 m · 15 m se razlega<br />

glasba z glasnostjo 120 dB. Koliko energije ima zvočno <strong>valovanje</strong> v dvorani Jakost<br />

komaj slišnega zvoka je 10 −12 W/m 2 . Hitrost zvoka v zraku je 340 m/s.<br />

(264,7 J.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


28 B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong><br />

7. Janez stoji 30 m stran od zvočnika, ki oddaja zvok z močjo 100 W enakomerno v<br />

prostor. Koliko energije prevzameta bobniča v Janezovih ušesih vsako sekundo, če<br />

prevzameta vso energijo zvoka, ki pride do uhljev Janezova uhlja prestrežeta zvok<br />

z efektivno površ<strong>in</strong>o približno 10 cm 2 , če Janez gleda v smeri proti zvočniku. Koliko<br />

časa bi moral Janez čakati, da bi se nabralo za 1 J energije<br />

(8,8·10 −6 J; 1,31 dni = 1 dan 7 ur 25 m<strong>in</strong>ut.)<br />

8. Točkasto zvočilo oddaja zvok z močjo 30 W enakomerno v prostor. Zvok sprejema<br />

majhen mikrofon, ki je od zvočila oddaljen 200 m. Efektivna površ<strong>in</strong>a membrane,<br />

ki v mikrofonu zaznava zvočno <strong>valovanje</strong>, je 0,75 cm 2 . Kolikšni sta jakost <strong>in</strong> glasnost<br />

zvoka na mestu mikrofona Kolikšno moč prejema membrana mikrofona od<br />

zvočnega valovanja<br />

(5,97·10 −5 W/m 2 ; 78 dB; 4,5·10 −9 W.)<br />

9. Naglušen dedek si na uho, da bolje sliši, prisloni slušno trobento. To je 10 cm dolga<br />

cev v obliki trobente, ki ima na širokem koncu, kjer prestreza zvočno <strong>valovanje</strong>,<br />

premer 8 cm <strong>in</strong> na ozkem koncu pri ušesu premer 0,7 cm. Predpostavimo, da vsa<br />

energija zvoka, ki jo slušna trobenta ujame na širokem koncu, doseže uho ob ozkem<br />

koncu trobente. Za kolikšen faktor slušna trobenta poveča jakost zvoka, izraženo v<br />

fizikalnih ter fizioloških enotah<br />

(131; 21 dB.)<br />

10. Naglušen dedek včasih uporabi slušno trobento: premer odprt<strong>in</strong>e, s katero lovi zvok,<br />

je 12 cm, premer odprt<strong>in</strong>e na drugi strani trobente (pri ušesu) pa je 1 cm. Z babico<br />

se pogovarja brez slušne trobente <strong>in</strong> je ne sliši več, če je od nje oddaljen več kot<br />

2 metra. Kako daleč stran jo še sliši, če uporabi slušno trobento Babica govori<br />

vedno enako glasno. Slušna trobenta spelje vso energijo zvočnega valovanja, ki ga<br />

ujame v široki odprt<strong>in</strong>i, do dedkovih ušes.<br />

(24 m.)<br />

11. Naglušna babica <strong>in</strong> dedek sta 1 m narazen <strong>in</strong> se pogovarjata. Babica sliši slabo,<br />

dedek pa še slabše. Vnuk, ki je od obeh oddaljen 3 m, ju posluša <strong>in</strong> se mu zdi, da<br />

se pogovarjata zelo na glas, onadva pa zaznavata zvok na meji njunih zmanjšanih<br />

slišnosti. Ko dedek govori babici, je glasnost njegovega govora pri vnuku 40 dB,<br />

ko govori babica, pa 50 dB. Kolikšna je najmanjša jakost zvoka, ki ga sliši babica,<br />

<strong>in</strong> kolikšna je najmanjša jakost zvoka, ki ga sliši dedek Predpostavi, da glasilke<br />

oddajajo zvok v vse smeri polprostora enakomerno.<br />

(9 · 10 −8 W/m 2 ; 9 · 10 −7 W/m 2 .)<br />

12. Točkast zvočnik oddaja zvok s frekvenco 100 Hz v prostor enakomerno na vse strani.<br />

V oddaljenosti 10 m od zvočnika je glasnost zvoka 15 fonov. Kako daleč od zvočnika<br />

komaj še zazna zvok naglušen poslušalec, ki sliši zvok s frekvenco 100 Hz le če je<br />

amplituda nihanja delov zraka ob njegovem ušesu vsaj 0,35 nm<br />

(17,9 m.)<br />

13. Pod Prešernovim spomenikom igra orkester. Mimoidoča, še nič naglušna babica jih<br />

posluša najprej z oddaljenosti 50 m. Potem se jim približa toliko, da jih sliši 10 dB<br />

glasneje. Kako daleč stran od orkestra je zdaj<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf


B. Rovšek: <strong>Nihanje</strong> <strong>in</strong> <strong>valovanje</strong>, <strong>zbirka</strong> <strong>kolokvijskih</strong> <strong>nalog</strong> 29<br />

()<br />

14. Pod Prešernovim spomenikom igra orkester, zvok se širi enakomerno v vse strani<br />

prostora. Babica, ki ni še nič naglušna, posluša orkester z oddaljenosti 50 m. Babici<br />

se pridruži dedek, ki sliši slabše. Dedku se zdi, da je glasnost orkestra 20 dB manjša,<br />

kot se zdi glasnost babici. Ker dedek slabo sliši, se oba orkestru približata toliko,<br />

da je glasnost za dedka 10 dB večja kot prej. Kolikšna je jakost zvoka, ki ga dedek<br />

še komaj sliši Kako daleč stran od orkestra sta zdaj Koliko glasneje kot prej sliši<br />

orkester babica<br />

(10 −10 W/m 2 ; 15,8 m; 10 dB.)<br />

15. Dva zvočnika, ki sta 2 m narazen, oddajata zvočni valovanji z isto frekvenco 1000 Hz<br />

<strong>in</strong> v protifazi enakomerno v prostor. V katerih smereh proti simetrali zveznice med<br />

zvočnikoma so ojačitve <strong>in</strong> v katerih oslabitve Prvi zvočnik deluje z močjo 10 W,<br />

drugi pa z močjo 20 W. Kolikšna je jakost energijskega toka v smeri ojačitve v<br />

primerjavi z jakostjo v smeri oslabitve Kolikšna je glasnost zvoka v smeri ojačitev<br />

v primerjavi z glasnostjo zvoka v smeri oslabitev<br />

(Ojačitve: ±4, 9 ◦ , ±14, 8 ◦ , ±25, 1 ◦ , ±36, 5 ◦ , ±49, 9 ◦ , ±69, 2 ◦ ; oslabitve: 0 ◦ , ±9, 8 ◦ ,<br />

±19, 9 ◦ , ±30, 7 ◦ , ±42, 8 ◦ , ±58, 2 ◦ ; j + /j − = 34; g + = g − + 15, 3 dB.)<br />

16. Miha stoji med dvema kričečima otrokoma na tretj<strong>in</strong>i razdalje med njima (od levega<br />

je oddaljen pol toliko kot od desnega). Ko kriči le en otrok (katerikoli) od njiju,<br />

je glasnost zvoka pri Mihi 20 dB. Kolikšna je glasnost, ko kričita oba Kolikšna<br />

je glasnost zvoka točno na sred<strong>in</strong>i med otrokoma Računaj, kot da otroka kričita<br />

enakomerno v vse smeri prostora.<br />

(23 dB; 23,5 dB.)<br />

http://www2.pef.uni-lj.si/barbara/pef/ZBIRKA/F2/nih <strong>in</strong> val.pdf

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!