LISTA Nr 5 - listopad
TRANSPORT ENERGII
Poziom podstawowy:
Oszacuj ilość ciepła, jaką traci człowiek w czasie 1s mający na sobie ubranie o grubości 1 cm, wykonane z materiału o współczynniku przewodności cieplnej wynoszącym 0,03 W/m·K. Człowiek ten przebywa na dworze w temperaturze: -10 0C. Temperatura skóry człowieka wynosi 34 0C.
Wyprowadź jednostkę współczynnika przewodności cieplnej.
Uderzono w jeden z końców otwartej rury żelaznej. Na drugim końcu rury odebrano dwa sygnały akustyczne w odstępie czasu równym 1s. Oblicz długość rury. Szybkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s, a w rurze 5300 m/s.
W stronę zatopionego okrętu echosonda wysyła sygnał, który powrócił po 0,5s. Na jakiej głębokości znajduje się okręt? Dźwięk w wodzie rozchodzi się prędkością 1450 m/s.
Dźwięk o częstotliwości 600 Hz przechodzi w czasie 0,744s z punktu leżącego 200 m pod powierzchnią wody do punktu będącego w powietrzu 200 m nad powierzchnią wody. Oba punkty leża na linii pionowej. Szybkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu wynosi 330 m/s. Oblicz długość fali dźwiękowej w powietrzu i w wodzie.
Oblicz szybkość dźwięku przy powierzchni Marsa. Atmosfera tej planety składa się w 95% z dwutlenku węgla i w 2,7% z azotu i innych gazów. Ciśnienie atmosferyczne blisko powierzchni planety wynosi ok. 710 Pa ( 0,007 atm). Obliczenia wykonaj dla temperatury: -730C. Dla atmosfery Marsa =1,3 ; = 44,84 kg/kmol.
Na podstawie danych z tabeli narysuj wykres zależności szybkości dźwięku w powietrzu od jego temperatury. Odczytaj szybkość dźwięku w temperaturze 160C i 230C. O ile m/s zmienia się szybkość dźwięku przy zmianie temperatury o 10C?
Temperatura (0C) |
Szybkość (m/s) |
-10 |
325 |
0 |
331 |
10 |
337 |
20 |
343 |
Oblicz, przy jakiej temperaturze maksimum krzywej w rozkładzie widma energii ciała doskonale czarnego wystąpi dla fali o długości = 556 nm, na którą jest najbardziej czułe oko ludzkie. Stała przesunięć Wiena C = 2,9 · 10-3 m·K.
Temperatura ciała doskonale czarnego wynosi 1000 K. Oblicz, ile razy wzrośnie całkowita energia emitowana przez to ciało oraz o ile zmieni się długość fali, na którą przypada maksimum promieniowania, jeżeli temperatura wzrośnie o Stała przesunięć Wiena C = 2,9 · 10-3 m·K.
Ile razy zwiększyła się moc promieniowania ciała doskonale czarnego, jeżeli maksimum energii w widmie przesunęło się z = 700 nm na =400 nm?
Ile razy energia kwantu światła o barwie czerwonej (700 nm) jest mniejsza od energii niesionej przez kwant promieniowania nadfioletowego (150 nm)?
Progowa czułość oka ludzkiego dla fali świetlnej o długości 560 nm wynosi P = 1,7·10-18 W. Jaka najmniejsza liczba kwantów powinna padać w czasie jednej sekundy na siatkówkę oka, aby mogła ona na nie zareagować?
Moc promieniowania wysyłana przez świecę wynosi około 0,01W. Załóżmy, że świeca wysyła tylko światło żółte o długości fali = 560 nm. Ile fotonów wysyła świeca w ciągu jednej sekundy?
Poziom rozszerzony:
Nieruchome źródło dźwięku ma moc akustyczną P=31,4 · 10-7 W i wysyła dźwięki o częstotliwości f = 1000 Hz. W odległości r1 = 100 m od tego źródła stoi człowiek. Po pewnym czasie odjeżdża z tamta pojazd z przyspieszeniem a = 1 m/s2. Wartość prędkości dźwięku w powietrzu V= 340 m/s. Oblicz:
Wartość natężenia dźwięku, który dochodził do człowieka stojącego w odległości r1 od źródła,
Poziom głośności dźwięku dochodzącego do stojącego człowieka
Odległość od źródła w jakiej odjeżdżający człowiek przestaje słyszeć dźwięki stamtąd pochodzące,
Poziom głośności w momencie, gdy człowiek przestał słyszeć dźwięki dochodzące od źródła
Częstotliwość dźwięku, w momencie, gdy człowiek przestał go słyszeć.
W pewnym miejscu natężenia dźwięków wysyłanych z dwóch źródeł wynoszą : I1 = 10-6 W/m2 i I2 = 10-5 W/m2. Oblicz:
Poziomy głośności odpowiadające tym natężeniom
Całkowite natężenie dźwięku i całkowity poziom tego natężenia.
Źródło dźwięku o mocy P = 10-6 W wysyła fale równomiernie we wszystkich kierunkach. Zakładając brak strat energii przy rozchodzeniu się fal, oblicz:
a) Jak wielką energie fal wysłało to źródło w czasie 1 godz.?
b) Jak wielka energia dotarła w ciągu godz. do okna odległego o 50m?
Mamy otwartą z obu stron rurę o zmiennej długości. Przykładamy do niej kamerton wydający ton o częstotliwości 660 Hz. Przy jakiej długości rury nastąpi rezonans?
Samochód jadący z szybkoscią72 km/h zbliża się do stojącego człowieka. Kierowca daje klaksonem sygnał o częstotliwości 500 Hz. Po wyminięciu człowieka również daje ten sam sygnał. Jaka jest częstotliwość dźwięku słyszanego przez stojącego człowieka? Szybkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s.
Nietoperz leci w kierunku ściany z szybkością 30 m/s i wysyła ultradźwięki o częstotliwości 40 kHz. Jakiej częstotliwości ultradźwięki odbite od ściany słyszy nietoperz?
Na powierzchnię 5 cm2 pada prostopadle wiązka fotonów o natężeniu n = 1018 fotonów na sekundę. Fotony odbijają się sprężyście od powierzchni. Jakie ciśnienie wywiera wiązka na powierzchnię, jeżeli długość fali padającego promieniowania = 500 nm?