\documentclass[11pt,a4paper]{article} \usepackage{epsfig} \usepackage[norsk]{babel} \topmargin=-1.5cm \oddsidemargin=-1.0cm \evensidemargin=-1.0cm \textheight=25cm \textwidth=18cm \setlength{\parindent}{0cm} \begin{document} \newcommand{\bold}[1]{\mbox{\boldmath $#1$}} \begin{center} \begin{bf} TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Test 8. \end{bf} \end{center} \vspace{5mm} {\bf Oppgave 1}\\ S{\o}lv har massetetthet 10.5 gram pr kubikkcentimeter og Youngs modul lik 83 GPa. Hva er lydhastigheten i ei tynn s{\o}lvstang? \\ A 0.8 km/s \\ B 1.8 km/s \\ C 2.8 km/s \\ D 3.8 km/s \\ E 4.8 km/s \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 2}\\ En vinterdag faller plutselig temperaturen fra +2 til -4 grader celsius. Hvor mye endres lydhastigheten? \\ A Den reduseres med 6 m/s. \\ B Den reduseres med 6\%. \\ C Den reduseres med 1 m/s. \\ D Den reduseres med 1\%. \\ E Den endres ikke. \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 3}\\ Molekylenes tilfeldige bevegelser i en gass foreg{\aa}r med en midlere kinetisk translasjonsenergi $\langle K_{\rm trans} \rangle = mv_T^2/2$ som er proporsjonal med den s{\aa}kalte termiske energien, mer presist $\langle K_{\rm trans} \rangle = 3kT/2$, der $k$ er Boltzmanns konstant. Hva kan du da konkludere med vedr{\o}rende sammenhengen mellom gassmolekylenes termiske hastighet $v_T$ og b{\o}lgehastigheten $v$ (lydhastigheten) i gassen? \\ A $v_T$ og $v$ er identisk lik hverandre. \\ B $v_T$ og $v$ er av samme st{\o}rrelsesorden. \\ C $v_T$ er mange st{\o}rrelsesordner mindre enn $v$. \\ D $v_T$ er mange st{\o}rrelsesordner st{\o}rre enn $v$. \\ E Intet kan konkluderes vedr{\o}rende $v_T$ relativt $v$. \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 4}\\ Hva er lydhastigheten i neon ved null grader celsius? Midlere atommasse til neon er 20.18u, og neon er en edelgass, dvs "molekylene" er enkeltatomer. \\ A 433 m/s \\ B 503 m/s \\ C 573 m/s \\ D 643 m/s \\ E 713 m/s \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 5}\\ Hvis du skrur opp volumet p{\aa} forsterkeren slik at utsendt effekt {\o}kes med en faktor 20, hva blir {\o}kningen i lydtrykkniv{\aa}et? \\ A 2 dB \\ B 13 dB \\ C 20 dB \\ D 40 dB \\ E 100 dB \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 6}\\ Dersom lydhastigheten i en (ideell) gass er $v_0$ ved temperatur $T_0$ og trykk $p_0$, hva blir den hvis trykket dobles til $2p_0$, uten at temperaturen endres? \\ A $v_0$ \\ B $\sqrt{2}v_0$ \\ C $2v_0$ \\ D $v_0/\sqrt{2}$ \\ E $v_0/2$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 7}\\ En h{\o}yttaler sender ut lyd med like stor intensitet i alle retninger. Du m{\aa}ler et lydtrykksniv{\aa} p{\aa} 60 dB 40 meter fra (sentrum av) h{\o}yttaleren. Hva er da lydtrykksniv{\aa}et 10 meter fra (sentrum av) h{\o}yttaleren? \\ A 66 dB \\ B 72 dB \\ C 78 dB \\ D 84 dB \\ E 90 dB \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 8}\\ En gitarstreng med lengde 65 cm er strukket med en kraft 130 N og har masse 6.5 g. Hva er strengens grunntone? \\ A 47.7 Hz \\ B 57.7 Hz \\ C 67.7 Hz \\ D 77.7 Hz \\ E 87.7 Hz \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 9}\\ Et langt, tynt r{\o}r som er {\aa}pent i begge ender skal gi en grunntone p{\aa} 68 Hz. Hvor langt m{\aa} da r{\o}ret v{\ae}re? Lydhastigheten er 340 m/s. \\ A 1.0 m \\ B 1.5 m \\ C 2.0 m \\ D 2.5 m \\ E 3.0 m \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 10}\\ Hva blir frekvensen til f{\o}rste overtone i r{\o}ret i forrige oppgave? \\ A 136 Hz \\ B 170 Hz \\ C 204 Hz \\ D 238 Hz \\ E 272 Hz \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 11}\\ I hvilken retning forplanter den plane b{\o}lgen $$\xi(r,t)=\xi_0\sin(\bold{k}\cdot\bold{r} - \omega t)$$ seg? \\ A Parallelt med $\bold{r}$. \\ B Parallelt med $\bold{k}$. \\ C Normalt p{\aa} $\bold{r}$. \\ D Normalt p{\aa} $\bold{k}$. \\ E Normalt p{\aa} planet som dannes av $\bold{k}$ og $\bold{r}$. \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 12}\\ I en plan lydb{\o}lge er midlere energi pr volumenhet lik 1.0 $\mu$J pr kubikkmeter. Lydhastigheten er 340 m/s. Hva er lydtrykkniv{\aa}et? \\ A 45 dB \\ B 55 dB \\ C 65 dB \\ D 75 dB \\ E 85 dB \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 13}\\ En plan lydb{\o}lge har f{\o}lgende komponenter av b{\o}lgetallsvektoren $\bold{k}$: $k_x=0.5$, $k_y=1.0$ og $k_z=1.5$, alle angitt i 1/m. Hva er b{\o}lgelengden? \\ A 1.4 m \\ B 3.4 m \\ C 5.4 m \\ D 7.4 m \\ E 9.4 m \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 14}\\ I forrige oppgave, hvor stor vinkel danner b{\o}lgens forplantningsretning med $x$-aksen? \\ A 44 grader \\ B 54 grader \\ C 64 grader \\ D 74 grader \\ E 84 grader \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 15}\\ En plan lydb{\o}lge forplanter seg i positiv $x$-retning, $$\xi(x,t) = \xi_0 \sin(kx-\omega t),$$ gjennom et fluid med bulkmodul $B$. Hva er amplituden til den tilh{\o}rende trykkb{\o}lgen $\Delta p$? Her er $\Delta p$ avviket fra likevektstrykket $p_0$. \\ A $\xi_0$ \\ B $B\xi_0$ \\ C $Bk\xi_0$ \\ D $\xi_0 k/B$ \\ E $\xi_0 B/k$ \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 16}\\ Isoterm kompressibilitet $\kappa$ er definert som den inverse bulkmodulen, $\kappa=1/B$, der $B$ er m{\aa}lt (evt beregnet) ved konstant temperatur. Hva er tallverdien, i SI-enheter, til isoterm kompressibilitet for en ideell gass ved et trykk p{\aa} 1 atm? \\ A ca $10^{-5}$ \\ B ca $10^{-3}$ \\ C ca 0.1 \\ D ca 10 \\ E ca 1000 \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 17}\\ St{\aa}l har en bulkmodul p{\aa} 160 GPa. Hvor stort trykk m{\aa} vi da utsette en st{\aa}lkloss for dersom vi {\o}nsker {\aa} oppn{\aa} en volumreduksjon p{\aa} 1\%? \\ A 160 atm \\ B 1600 atm \\ C 16000 atm \\ D 160000 atm \\ E 1600000 atm \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 18}\\ I en transversal harmonisk b{\o}lge $$y(x,t)=y_0\sin(kx-\omega t)$$ p{\aa} en streng med masse pr lengdeenhet 25 g/m, amplitude 4.0 mm og frekvens 25 Hz, hva er midlere energi pr lengdeenhet? \\ A 2 mJ/m \\ B 5 mJ/m \\ C 8 mJ/m \\ D 11 mJ/m \\ E 14 mJ/m \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 19}\\ Med hvor mange dB faller lydtrykkniv{\aa}et i en sylinderb{\o}lge ved en 4-dobling av avstanden til kilden? \\ A 3 dB \\ B 4 dB \\ C 5 dB \\ D 6 dB \\ E 7 dB \\ \vspace{5mm} {\bf Oppgave 20}\\ En streng p{\aa} et instrument er 80 cm lang og er festet i begge ender. Hva er b{\o}lgelengden til strengens 4.\ overtone? (Dvs strengens 5.\ laveste resonansfrekvens.) \\ A 12 cm \\ B 22 cm \\ C 32 cm \\ D 42 cm \\ E 52 cm \\ \end{document}