Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Akustik och ljudmiljö, 7,5hp Kurskod: HÖ1004 Tentamenstillfälle 1 Datum 2011-06-01 Tid 4 timmar Kursansvarig Åsa Skagerstrand Tillåtna hjälpmedel Övrig information Resultat: Miniräknare Linjal Varje lärandemål besvaras på separata blad. OBS! Tentamensformuläret ska lämnas in tillsammans med tentamenssvaren. Den studerande skall efter avslutad kurs kunna identifiera, definiera och beskriva grundläggande begrepp inom akustik med relevans för hörsel och kommunikation Max poäng: 23p Väl godkänd: 19,5p Godkänd: 14p Ditt resultat Den studerande skall efter avslutad kurs kunna förklara hur ljud uppstår och beter sig i vår ljudmiljö Max poäng: Väl godkänd: Godkänd: Ditt resultat 33p 28p 20p Den studerande skall efter avslutad kurs kunna känna till grundläggande begrepp inom ellära Max poäng: Väl godkänd: Godkänd: Ditt resultat 13p 11p 8p Formelsamling finns sist i tentamensformuläret.
Den studerande skall efter avslutad kurs kunna identifiera, definiera och beskriva grundläggande begrepp inom akustik med relevans för hörsel och kommunikation 1. Vilken är den enklaste vågformen vi använder inom hörselvetenskap? Hur illustreras den? 2. Gör en illustration av vågformen i fråga 1. Visa i den figuren följande begrepp och förklara kortfattat vad de innebär. Ange dessutom beteckning och enhet för var och en. (2p) (8p) a) Våglängd b) Partikelrörelse c) Max amplitud d) Periodtid 3. Vilket begrepp beskrivs nedan och vad är beteckning och enhet? Efter en tysk fysiker har det fått namnet på sin enhet. Används inom många områden, för oss inom hörselvetenskap är det ett viktigt begrepp för att beskriva en vibratorisk rörelse. Illustreras i diagram, ofta med amplitud på y-axeln. Är omvänt proportionell med periodtiden. (2p) 4. Hur ser sambandet ut mellan periodtid och våglängd? Visa och beskriv sambandet både med en formel och i text. (3p) 5. Definiera vad en stående våg är och beskriv hur den uppstår. 6. För att studera ljud behövs kunskap som grundar sig i fysik och matematik. Akustiken är ett intressant och brett område inom fysikens vågrörelselära. (3p) (2p) Vågrörelser kan delas upp i tre huvudgrupper, där ljudvågen räknas till de mekaniska vågor. Denna grupp delas i sin tur upp i två undergrupper. Ange de två undergruppernas namn och beskriv kortfattat hur de två grupperna skiljer sig åt. 7. Hur förhåller sig frekvens och våglängd till varandra? Visa och beskriv sambandet både med formel och i text. (3p)
Den studerande skall efter avslutad kurs kunna förklara hur ljud uppstår och beter sig i vår ljudmiljö 8. Beskriv utförligt hur en ljudvåg uppstår och vilka förutsättningar som måste vara uppfyllda för att ljudvågen ska kunna fortplantas. (4p) 9. I bilden nedan syns två vågformer. a) Vilket fasförhållande har vågorna till varandra? (1p) b) Vilka frekvenser har de två delvågorna? Visa dina beräkningar. 360 motsvarar 0,005s. c) Vågorna i illustrationen interfererar med varandra. Hur kommer resultatvågen att se ut? Visa för (4p) var 30:e i bilden nedan. 1,5 1 0,5 Amplitud 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360-0,5-1 -1,5 10. Då ljud breder ut sig vill det göra detta sfäriskt. Men på sin väg hindras ofta ljudvågen av hinder. Då uppstår olika typer av ljudutbredningsfenomen. a) Vad är transmission och vad påverkar hur transmissionen blir? (3p) b) Vad är reflektion och hur fungerar den? (3p) Illustrera gärna med figurer!
11. I utrustningar där ljud på ett eller annat sätt ska bearbetas är filter en vanlig komponent. a) Vad är ett filters uppgift? (1p) b) I illustrationen nedan visas en insignal. Om denna insignal passerar genom ett högpassfilter med (4p) brytfrekvensen 1000Hz och en dämpning på 10dB/oktav. Hur kommer utsignalen se ut? Rita i diagrammet.
12. En student gör sitt uppsatsarbete på Auidologiskt Forskningscentrum. I projektet ingår att göra mätningar i ekofria rummet. Innan dessa kan starta måste högtalarna som ska användas kalibreras. 4 högtalare ska användas som står i en ring med 4 meters diameter, först kalibreras var och en med ett vitt brus. a) Hur är ett vitt brus uppbyggt? (1p) b) Då högtalarna mäts en i taget avger de följande nivåer på två meters avstånd: (5p) Högtalare 1: 92dBSPL Högtalare 2: 93,5 dbspl Högtalare 3: 89,2 dbspl Högtalare 4: 93 dbspl Vad blir totala ljudnivån från de 4 högtalarna? Visa dina beräkningar. c) De värden som är uppmätta är ekvivalentnivåer, vad innebär det? (2p) 13. Ljudhastigheten räknar vi ofta som 340m/s när vi tittar på ljud som färdas i luft. a) Vilka faktorer påverkar ljudhastigheten? (2p) b) Material kan delas in i tre grupper utifrån sin uppbyggnad; fasta, flytande och gasform. Vilken av (3p) dessa har lägst hastighet och varför?
Den studerande skall efter avslutad kurs kunna och känna till grundläggande begrepp inom ellära 14. I en seriekoppling finns en spänningskälla, 12V DC, samt 3 st obestämda motstånd R1, R2 och R3. a) Rita kretsen komplett med jordpunkt. (2p) b) Välj på egen hand storleken på dessa motstånd så att den totala strömmen genom kretsen blir (2p) 5mA. c) Hur stor spänning finns över respektive motstånd om man utgår från de värden på motstånden R1, (3p) R2 och R3 som valdes i tidigare uppgift? 15. I en parallellkoppling finns en okänd spänningskälla, U in, samt 3 st motstånd R1=1kΩ, R2=2kΩ och R3=4,7kΩ. a) Rita kretsen komplett med jordpunkt. (2p) b) Hur stor är spänningskällan i volt om strömmen genom R2 är 3mA? (1p) c) Beräkna den totala strömmen i kretsen om spänningskällan U in =9V DC. (3p) FORMELSAMLING Följande formler och referensvärden kan behöva användas i tentamen: Ljudintensitetsnivå: N dbs IL = 10 log 10 (I x /I 0 ) där I 0 = 1*10-12 W/m 2 Ljudtrycksnivå: Ljudeffektsnivå: Ohms lag: Kirshoffs lagar: För seriekoppling: N db SPL = 20 log 10 (p x /p 0 ) där p 0 = 20* 10-6 Pa N db W = 10 log 10 (W x /W 0 ) där W 0 = 1*10-12 W U = R*I R tot = R 1 + R 2 + R 3 +.. E = U in = U 1 + U 2 + U 3 + För parallellkoppling: 1 1 1 1 = + R tot R 1 R + 2 R 3 I tot = I 1 + I 2 + I 3 +.. +.