PAGINE PER L INSEGNANTE

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1 PAGINE PER L INSEGNANTE LO STUENTE TROVA QUESTE PAGINE: p u amaldipiu.zanichelli.it in PF p nell eook IEE PER UNA LEZIONE IGITALE PARAGRAFO ONTENUTO URATA (MINUTI) 1. Le onde onore ANIMAZIONE Le onde onore. Le caratteritiche del uono IN LAORATORIO Ocillocopio e onde onore 4. La rionanza e le onde tazionarie ANIMAZIONE I modi normali di ocillazione 1 5. I battimenti ESPERIMENTO VIRTUALE Note e battimenti Gioca, miura, eercitati. MAPPA INTERATTIVA IN 3 MINUTI L eetto oppler 0 TEST INTERATTIVI SU ON FEEAK «Hai bagliato, perché» VERSO IL LIL FORMULAE IN ENGLISH AUIO Spherical uniorm radiation oppler eect 158 PF r o I = P rr 4! r = =! The intenity I o a wae emanating rom a ource that i radiating wae iotropically i equal to the power output o the ource P diided by the product o our pi and the quare o the ditance r rom the ource. For an oberer approaching or moing away rom a tationary ource the obered requency r equal the um or dierence o the elocitie o the wae and the oberer r, diided by the elocity o the wae, all multiplied by the requency o the ource. For a ource approaching or moing away rom a tationary oberer the obered requency o equal the elocity o the wae diided by the um or dierence o the elocitie o the wae and the ource, all multiplied by the requency o the ource.

2 ONE 15 IL SUONO QUESTIONS AN ANSWERS AUIO What i an echo? An echo i the imperect repetition o an original ound that we hear a a reult o the ound wae re ecting rom a urace, the repetition o a ound in a large lecture hall or intance. Our perception o a ound endure about 0.1 econd in memory. I the re ecting urace i le than 17 m away, there i no perceied di erence between the re ected and original ound wae, which combine into a prolonged ound, called reerberation. How di erent the echo i to the original ound depend on the characteritic o the re ecting urace, which determine how much energy i re ected, aborbed or re-tranmitted. Porou material aborb more energy than plater wall, and rough material tend to catter ound energy, rather than re ecting it coherently. Sound i alo not re ected coherently i the ize o the urace i mall compared to the waelength o the impinging ound, which can ary rom 0 mm to 17 m. e management o re ected wae and the uitable ue o building material play a ery important role in the deign o theatre, concert hall and auditorium. ecribe a imple experiment to meaure the peed o ound. A imple experiment to meaure the peed o ound can be perormed by jut two collaborator and only require an open pace with a clear iew, two wooden block, a topwatch and a tape meaure. Meaure a ditance between two pot a reaonable ditance apart with the tape meaure. e two collaborator then take up poition on each pot, one with the wooden block and one with the topwatch. e one with the topwatch ignal the other to bang the two block together hard and tart the topwatch a oon a the block trike each other and top it when the ound i heard. e peed o the ound i calculated by diiding the ditance meaured by the time on the topwatch. What i the oppler Eect? ecribe how it can be ued in a practical application. e oppler E ect i the audible change in requency o a ound a heard by an oberer when the ound ource and the oberer hae di erent elocitie with repect to a propagating medium. For a ource moing toward the oberer, the e ectie waelength o the ound wae decreae but the elocity o the wae remain the ame, reulting in an increaingly higher pitch tone. For a ound ource moing away rom the oberer, the oppoite occur and a ound with decreaing pitch i heard. A imple but e ectie ue o the oppler e ect i in the iren o emergency ehicle, when the increaing pitch warn o their approach. A more ophiticated ue o the e ect i in echocardiography, in which ultraound i ued to create two- and three-dimenional image o the heart to ae blood ow direction and elocity within the heart. 159 PF

3 PAGINE PER L INSEGNANTE LO STUENTE TROVA QUESTE PAGINE: p u amaldipiu.zanichelli.it in PF p nell eook PROLEMI MOELLO, OMANE E PROLEMI IN PIÙ 1 LE ONE SONORE PROLEMA MOELLO 1 UN FISHIETTO PER REX Gioanni ta addetrando il uo cane Rex al centro cino lo. Su indicazione dell itruttore, per richiamarlo ua un chietto e Rex in 0 dall emiione del uono è daanti ai uoi piedi. Rex dopo 0,60 dalla ua emiione ente il uono e inizia a correre ero Gioanni. alcola la elocità media con la quale Rex ha coro per tornare da Gioanni. ATI Interallo di tempo dall emiione del uono all arrio del cane: t1 = 0 Interallo di tempo tra l emiione del uono e la percezione del cane: t = 0, 60 Velocità del uono in aria: = 340 m/ INOGNITE Velocità del cane: c =? L IEA Il uono i propaga con elocità cotante: a partire dagli interalli di tempo e dalla elocità del uono in aria (340 m/), calcolo la ditanza tra Gioanni e il cane. LA SOLUZIONE alcolo la ditanza tra Gioanni e il cane. = t & = 340 m/ # 0, 60 =, 0 # 10 m alcolo il tempo impiegato dal cane a raggiungere Gioanni. t= t- t1 = ^0-0, 60h = 19 alcolo la elocità del cane. c = t, 0 # m c = = 11 m/ 13 Il diegno motra due dieri percori eguiti da un onda onora per andare dal punto A, in aria, al punto, in alcola il tempo neceario a completare ciacun percoro. acqua. Il percoro rettilineo è cotituito da due tratti lunghi entrambi 1,8 cm, mentre l altro percoro è cotituito ome rieci a piegare il atto che il percoro più lungo richiede meno tempo? da due egmenti lunghi ripettiamente 1,6 cm e,1 cm. [6, ; 6, 10 5 ] A I aria acqua 160 PF

4 ONE 15 IL SUONO LE ARATTERISTIHE EL SUONO 8 Il termine della partita di calcio Inter-Milan è decretato dall arbitro, che i troa in quel momento al centro del ne et (empre ripetto all arbitro). Icardi aerte un uono di intenità tripla di quella aertita da Pazzini. campo, con i uoni emei dal chietto in dotazione. Il Rappreenta gra camente la ituazione e calcola la ditanza tra i due giocatori. giocatore Icardi i troa a 8,0 metri dall arbitro, in direzione ud, mentre il giocatore Pazzini i troa in direzio- [16 m] 3 LA RIFLESSIONE ELLE ONE E L EO 3 La elocità di propagazione del uono in aria è di 340 m/, 33 Aleandra e arla i troano in una galleria larga 60 m mentre nei teuti cellulari è di circa 1, m/. In una (con una delle pareti che ri ette il uono) e pronunciano ecogra a ono uati ultrauoni di requenza 1,8 MHz. alcola la lunghezza d onda di queti ultrauoni: in aria; illabandolo il proprio nome, per entirlo ditintamente retituito dall eco. Riecono a ottenere l e etto deiderato? nei teuti cellulari. [1, m; 8, m] 4 LA RISONANZA E LE ONE STAZIONARIE 44 La requenza ondamentale alla quale ibra una corda tea lunga 1,00 m è 56 Hz. La corda iene accorciata a una lunghezza di 0,400 m. Qual è la nuoa requenza ondamentale? 45 Su una corda di lunghezza L i propaga un onda tazionaria la cui lunghezza d onda è pari a L/4. etermina il numero del modo normale di ocillazione. 5 I ATTIMENTI PROLEMA MOELLO 5 [640 Hz] AORARE UNA HITARRA Stabilici il numero di nodi preenti. In una chitarra la corda del la iene accordata per prima, generalmente a 440 Hz, utilizzando un diapaon d orchetra per lo più a 44 Hz. Scrii l equazione dell onda riultante (che produce battimenti) in un punto onde componenti abbiano ampiezza a e ae iniziale nulla. alcola la durata di ogni battimento. alcola quanti battimenti ono contati in 15. ato, upponendo che le [8; 9] ATI Frequenza del la: 1 = 440 Hz Frequenza diapaon: = 44 Hz Interallo di tempo: t = 15 INOGNITE urata del battimento: T * =? Numero battimenti in 15 : n * =? L'IEA Il enomeno dei battimenti i eriica quando due onde, di requenze molto icine (in queto cao 1), i orappongono. Si percepice un unico uono che ha requenza di battimento uguale alla dierenza tra le requenze delle due onde componenti. 161 PF

5 PAGINE PER L INSEGNANTE LO STUENTE TROVA QUESTE PAGINE: p u amaldipiu.zanichelli.it in PF p nell eook L equazione d onda riultante è data dalla orappoizione y= y1+ y delle due onde di requenze molto icine (equazione (10)). * 1 Troo la requenza del battimento = - 1 e da T = calcolo la durata del battimento. LA SOLUZIONE etermino l equazione d onda riultante. L equazione dell onda riultante è data dalla orappoizione delle due onde di requenza molto icina: ^ + 1h y= y1+ y = aco^r^ - 1hh t cocr t m Sotituendo i alori delle requenze i ottiene: r y= y1+ y = acoa ( ) tk co^r 441 Hz th alcolo la durata di ogni battimento. La requenza dei battimenti è data da: * = - 1 = 44 Hz Hz = Hz 1 Ricordando che T = la durata di ogni battimento arà : 1 T, Hz 1 * = * = = 05 alcolo il numero di battimenti contenuti nell interallo di tempo di 15. * t 15 n = * = = T 05, 3# Accordando la chitarra, due corde ono pizzicate inieme. Una di ee è intonata ul ol (39 Hz) e il uono riultante delle due corde produce battimenti con la requenza di tre al econdo. Quale può eere la requenza della econda corda? [389 Hz; 395 Hz] 55 La corda di una chitarra produce un la naturale di requenza pari a 440 Hz e iene atta ibrare inieme a un altra che emette un uono di requenza 437 Hz. Quanti battimenti ono contati in 10? Qual è il tempo di durata di ogni battimento? [30; 0,3 ] PROLEMA MOELLO 6 OME FUNZIONA IL TELEPASS Un autotraportatore di prodotti alimentari proito di TELEPASS, tecnologia upportata da tutti i caelli autotradali italiani dal 1998, i ta aicinando al caello di Roma Nord. Il itema Telepa poto ul tetto del caello emette microonde di requenza 5,80 GHz e ricee onde di ritorno con una requenza 6,10 GHz. alcola il alore della elocità del camion in arrio al caello autotradale. ATI Frequenza iniata: = 5, 80 GHz = 5, 80 # 10 9 Hz Frequenza rileata dal dipoitio al caello autotradale: ' = 6, 10 # 10 9 Hz Velocità del uono in aria: 0 = 340 m/ INOGNITE Velocità del camion in arrio al caello autotradale:? = 16 PF

6 ONE 15 IL SUONO L IEA Il unzionamento del telepa i baa ull eetto oppler. Il conronto ra la requenza emea dall inratruttura di pita e quella riceuta dopo la rileione dal dipoitio ull automezzo permette di determinare la elocità dell automezzo: poiché il camion (orgente) è in moimento, l onda rilea non ha, per il enore a terra (riceitore), la tea requenza iniata, ma arà una requenza maggiore poiché il camion i ta aicinando al enore. LA SOLUZIONE Sorgente in moto e riceitore ermo. Applico l equazione dell e etto oppler al cao di una orgente (camion) in moto e riceitore (caello) ermo. 0 l = 0! Poiché il camion i ta aicinando al caello, celgo al denominatore il egno meno ( ), quindi: 0 l = 0 - Iolo e determino la elocità del camion in arrio al caello autotradale ^ l - h 0 ^0- h l = 0 da cui = ' Sotituico i alori numerici: 9 9 ^6, 10 # 10-5, 80 # 10 h Hz # ^340 m/h = 9 = 17 m/ 6, 10 # 10 Hz PER NON SAGLIARE L e etto oppler è un enomeno doe la requenza di un uono percepito (da un riceitore) è diera dalla requenza onora della orgente perché orgente e riceitore hanno elocità diere ripetto al mezzo in cui il uono i propaga. PROLEMI GENERALI 13 I lielli di intenità onora di due uoni di ericono di 4,0 d. alcola il rapporto tra le due intenità. [,5] la requenza delle onde che arriano all oeratore dopo eere tate ri ee dall otacolo; la requenza del battimento che i produce. [316 Hz; 34 Hz; 8 Hz] Una orgente emette un uono di requenza 13,0 Hz che non iene percepito dall orecchio umano. A che elocità Marco dorebbe muoeri ero la orgente per entire il egnale? [183 m/] Un diapaon i allontana da un oeratore, aicinandoi alla elocità di 4,00 m/ a un otacolo che ne ri ette la ibrazione onora emea. Il diapaon ibra alla requenza di 30 Hz. alcola: la requenza delle onde che arriano direttamente all oeratore; 16 Una nae che i troa in oceano aperto utilizza un ecogoniometro per la localizzazione di otacoli in proondità. A un certo punto, lo trumento rilea due egnali onori di ritorno. Il primo proiene direttamente da un otacolo e il econdo proiene dalla ri eione onora da parte del ondo marino. In quel punto la proondità è di, m, la elocità del uono in acqua marina è 1, m/ e i due egnali ono eparati da un interallo di tempo di,0. A che proondità i troa l otacolo? [1, m] 163 PF

7 PAGINE PER L INSEGNANTE LO STUENTE TROVA QUESTE PAGINE: p u amaldipiu.zanichelli.it in PF p nell eook TEST 8 A police car with a iren o requency 8 khz i moing with uniorm elocity 36 km/hr toward a tall building which re ect the ound wae. e peed o ound in air i 30 m/. e requency o the iren heard by the car drier i: A 8.50 khz 7.75 khz 8.5 khz 7.50 khz Joint Entrance Examination or Indian Intitute o Technology (JEE) An ocillocope i ued to analyze two muical note (I and II) recorded with a microphone. Two trace are obtained a hown below. e ocillocope etting are the ame in both cae Quale grandezza ica miura direttamente un onar? A La ditanza di un otacolo. Il tempo di ri eione di un onda onora iniata contro un otacolo. La requenza di un ultrauono. La elocità di propagazione di un onda. L ecogra a è un tet diagnotico che rutta: A la di razione degli ultrauoni. la ri eione degli ultrauoni. l intererenza degli ultrauoni. l aorbimento degli ultrauoni. Note I 13 Quale inormazione non i può ricaare da un eco riceuta da un otacolo? A Il uo colore. La ua orma. La ua ditanza. La ua poizione. 10 Note II Which one o the ollowing tatement i true? ompared to Note II, Note I i: A 164 PF louder and ha higher pitch. louder and ha lower pitch. o er and ha higher pitch. o er and ha lower pitch. Trend in International Mathematic and Science Study, 008/009 Le ibrazioni de nite come ultrauoni: A hanno un interallo di requenza ben de nito e ono percepite olo dall uomo. non hanno un interallo di requenza ben de nito e ono percepite olo dall uomo. hanno un interallo di requenza ben de nito e poono eere udite da altri animali, ma non dall uomo. non hanno un interallo di requenza ben de nito e poono eere percepite ia dall uomo che da altri animali Il liello di intenità onora di un certo rumore è paato da 50 d a 100 d. La ua intenità onora è aumentata: A di olte. di 1000 olte. di olte. di di olte. Il alore (in decibel) del liello di intenità onora del uono A è il doppio del corripondente alore per il uono. he relazione c è tra le ripettie intenità? A L intenità relatia I/I 0 di A è enti olte quella di. L intenità relatia I/I 0 di A è due olte quella di. L intenità relatia I/I 0 di A è il quadrato di quella di. L intenità relatia I/I 0 di A è uguale a quella di moltiplicata per log 10 (). La lunghezza d onda corripondente alla requenza ondamentale di una corda di chitarra è uguale: A a metà della lunghezza della corda. alla lunghezza della corda. al doppio della lunghezza della corda. a un multiplo intero della lunghezza della corda.

8 ONE 15 IL SUONO 165 PF