Introduktion, storheter och enheter

1.1 Teorier
Ge exempel på någon teori från din audiologiska vardag. Är den falsifierbar och i så fall hur? Vet du vilken prövning som gjorts och dess giltighet?

1.2 Enheter och prefix.
Skriv följande utan prefix: a) 20 µPa b) 18 kHz c) 5 GW

1.3 Enheter och prefix
En älv har ett vattenflöde på 1000 m³/s. Vi tänker oss att vi låter älven under 5 sekunder får låta hela sitt flöde gå till en damm. Hur lång tid skulle det ta att tömma dammen med en skopa som rymmer en liter, om man kunde ösa en skopa i sekunden?

1.4 Enheter
Du vet att en storhet uttrycks med hjälp av ett mätetal gånger en enhet. Många storheter och enheter är vi så vana vid att vi blir blinda för principerna. Därför konstruerar vi följande exempel:

Vi tänker oss att du ska anställa en person som ska bära tegelstenar till ditt bygge. För att underlätta ditt urval bland de femtiotvå som söker jobbet, är du intresserad av att mäta deras arbetsförmåga. Du får då vissa problem att hitta en lämplig enhet. Definiera själv en mätmetod och en enhet för storheten arbetsförmåga, som kan vara användbar för ditt problem. Föreslå ett lämpligt namn (kanon-chans att få ditt eget namn upphöjt till enhet!!) och dess härledning till grundenheter i SI-systemet.

Variabler, grafer och funktioner

1.5 Variabler
Fundera ut ett exempel på ett experiment och redogör för de olika typerna av variabler (beroende, oberoende etc.) som ditt experiment innehåller.

1.6 Grafer
Jämför graferna som visar hörapparatförstärkningen som funktion av frekvensen på sidorna 9 och 10 i Jönson & Johansson. Vilken inställning på volymkontrollen hade man vid den första mätningen (sidan 9)?

1.7 Grafer
Studera grafen som visar hörapparatförstärkningen som funktion av frekvensen på sidan 10 i Jönson & Johansson. Hur ska det tolkas att de fyra kurvorna är parallella?

1.8 Grafer och funktioner.
Rita en graf som visar kvicksilvers massa som funktion av volymen. Gör en snygg graf och glöm inte att skriva ut vilka storheter och enheter det är på axlarna.

1.9 Grafer och funktioner
a) Gör en graf och använd värdena i följande tabell, som visar samhörande värden på tid (mätt i enheten timmar [h] efter engelskan hour) och tillryggalagd sträcka (mätt i km) för en bil. Rita in tiden på x-axeln och sträckan på y-axeln. Ur grafen kan man alltså avläsa hur långt bilen har hunnit efter en viss tid.

b) I tabellen ges inget värde för tiden 0 timmar. Men visst vågar du dig på att pricka in även denna koordinat?
c) Vad beskriver lutningen i detta fall? Jämför med exemplet i kompendiet där densitet var namnet på lutningen. Ledtråd: enheten kan vara till hjälp.

1.10 Funktioner
Vilken av linjerna a, b eller c i figuren har störst lutning?

1.11 Funktioner
Bestäm lutningen för de 3 räta linjerna nedan.

1.12 Funktioner
Vid ett experiment mäter man spänningen U [V] över ett motstånd vid olika strömstyrkor I [A]. Mätresultatet ges i tabellen.

Visa grafiskt att det är rimligt att anta att U är en linjär funktion av I. Bestäm lutningen ur grafen.

1.13 Funktioner
När man ritar en graf kan man bl.a. välja att använda linjär eller logaritmisk skala. Ge exempel och ange om linjär eller logaritmisk skala är vettigast att använda.

Kraft, tryck, energi och effekt

1.14 Kraft
a) Beskriv egenskaperna hos det vi i fysiken betecknar kraft.
b) Ordet kraft används på många sätt i vårt språk. Skriv ner ett antal meningar där ordet används och notera om det används i naturvetenskaplig mening eller inte.

1.15 Tryck
a) Vad är tryck? Försök göra en så 'målande' beskrivning som möjligt.
b) Varför används denna storhet så flitigt i ljudsammanhang?

1.16 Energi
Sven och Lisa diskuterar fysisk träning:

Ett av följande påstående är rätt. Vilket?
a) Bara Sven använder ordet energi på naturvetenskapligt sätt
b) Bara Lisa använder ordet energi på naturvetenskapligt sätt
c) Både Sven och Lisa använder ordet energi på naturvetenskapligt sätt
d) Varken Sven eller Lisa använder ordet energi på naturvetenskapligt sätt

1.17 Energi
Nedan finns fem exempel på hur man använder ordet energi i dagligt tal. Ange vilka exempel som är RÄTT och vilka som är FEL ur naturvetenskaplig synpunkt. (Alla är förstås rätt i sitt speciella sammanhang).

a) Man får energi genom att vila
b) Man får energi genom att klä sig varmt
c) Då man promenerar använder man energi
d) Man får energi genom att dricka vatten
e) Man får energi genom att äta mat

1.18 Energi

De två bilderna visar samma FÖREMÅL ­ två klot och en fjäder. I bild A är fjädern hoptryckt och kloten stilla. I bild B har fjädern rätats ut och kloten rullar iväg snabbt åt var sitt håll. Svara på följande frågor.

a) Har 'två klot + fjäder' någon energi i A?
b) Har 'två klot + fjäder' någon energi i B?
c) Har 'två klot + fjäder' mer energi i A än i B?
d) Har 'två klot + fjäder' mer energi i B än i A?
e) Har 'två klot + fjäder' lika stor energi i A som i B?

1.19 Energi ­ Effekt
En brödrost har effektmärkningen 1000W, en TV har märkningen 80W. Till vilken används mest elektrisk energi ­ att se på TV 40 minuter eller att ha brödrosten igång 3 minuter? Välj ett av följande svar:

a) Till brödrosten, eftersom den har mycket högre effektmärkning.
b) Till TV:n, eftersom en TV är mycket större och mer komplicerad än en brödrost.
c) Till brödrosten, eftersom den drar mer energi på 3 minuter än TV:n på 40 minuter.
d) Till TV:n, eftersom den drar mer energi på 40 minuter än brödrosten på 3 minuter.
e) Till brödrosten, eftersom den blir så varm. TV:n utsänder nästan bara ljus och ljud.

1.20 Energi
Energins bevarande är en viktig princip. Gör ett eget exempel där du kan resonera med hjälp av energikedjor och beskriva hur energiomvandling sker.

Rosen & Howell kapitel 1

De flesta övningarna från Rosen & Howell kommer att finnas bland instuderingsuppgifterna i fri översättning till svenska. Dessa uppgifters titel hänvisar direkt till boken. Notera att det finns kommentarer till några av dessa uppgifter i bokens appendix.

1.21 R & H, uppgift 1 sid 4
Tänk att du gör en bandinspelning och använder en mikrofon. Hur många system är inblandade? Vad utgör insignal till mikrofonen?

1.22 R & H, uppgift 2 sid 4
Din bandinspelning spelas nu upp via en högtalare. Vilken är utsignalen?

1.23 R & H, uppgift 3 sid 4
Beskriv ett telefonsamtal i termer av signaler och system som är inblandade.

Rosen & Howell kapitel 2

1.24 R & H, uppgift 1 sid 13
Beskriv vad som vibrerar och alltså är det som är gör att följande ljudkällor låter: a) en visslande person b) en klarinett c) en siren d) en flöjt e) en trumma f) en fiol g) en xylofon

1.25 R & H, uppgift 2 sid 13
Tänk dig en dyrbar hi-fi anläggning som består av ett kassettdäck, en förförstärkare, en förstärkare och högtalare. Vilka delsystem kan sägas vara en transduktor?

1.26 R & H, uppgift 3 sid 13
Vad utgör in- och utsignal för vart och ett av delsystemen i föregående uppgift. I vilken form uppträder energin (akustisk, mekanisk eller elektrisk)?

1.27 R & H, uppgift 4 sid 13
Beskriv hur en dynamisk mikrofon överför tryckvariationer till en elektrisk signal. (Du behöver bredvidläsning för denna uppgift.)

1.28 R & H, uppgift 5 sid 13
Ge exempel på system som gör följande omvandlingar:
a) elektrisk till mekanisk
b) mekanisk till elektrisk
c) mekanisk till akustisk
d) akustisk till mekanisk

1.29 R & H, uppgift 6 sid 13
Varför låter musik annorlunda när du har huvudet under vatten?

1.30 R & H, uppgift 7 sid 13
Försök beskriva åtminstone två vägar för ljudet från din egen röst till dina öron. Varför låter din röst annorlunda för dig när du lyssnar till en bandinspelning jämfört med när du talar.

Rosen & Howell kapitel 3

1.31 Signalbeskrivning
Man använder många termer för att beskriva signaler. Repetera innebörden av de termer som räknas upp nedan:
a) Frekvens
b) Periodtid
c) Amplitud
d) Våglängd
e) Fas
f) Periodisk signal
g) Aperiodisk signal
h) Slumpmässig signal
i) Transient signal

1.32 Signalbeskrivning
Om trycket varierar sinusformigt kan man på matematikspråket beskriva det så här:

Vad betyder de olika bokstäverna?

1.33 Frekvens - periodtid
a) Hur kan man på matematikspråk skriva sambandet mellan frekvens och periodtid?
b) Beräkna frekvensen om periodtiden är: 1 ms, 100 µs respektive 0,02 s
c) Beräkna periodtiden om frekvensen är: 100 Hz, 3 000 Hz respektive 20 kHz

1.34 Effektivvärde
a) Vad är effektivvärde (eng. RMS värde)?
b) Vad har man för nytta av att mäta eller beräkna effektivvärde? Ge exempel!

1.35 R&H, uppgift 5 sid 41
Beräkna effektivvärdet av en fyrkantsignal som har periodtiden 10 ms och har värdet 1 V under periodens första 5 ms och värdet 0 V under de sista 5 ms. ( Se figur sid 41 i R&H.)

1.36 dB-skalan
a) Varför är det motiverat att använda en dB-skala?
b) Hur ser grunddefinitionen ut?
c) Beskriv några grundläggande egenskaper hos dB-skalan.
d) SPL, HL och SL är tre ÓförkortningarÓ som ofta dyker upp tillsammans med dB. Förklara vad de innebär!

1.37 Logaritmräkning
Här kommer några övningar för dig som vill öva på logaritmfunktionen. Skriv om följande uttryck så att de blir på formen log( )
a) log(a) + log(b) =
b) log(a) - log(b) =
c) x log(a) =

Lös ut x ur följande uttryck (dvs skriv på formen x = ... )
d) 10x = 2

1.38 dB-räkning
Hur stor blir förändringen uttryckt i dB om
a) ljudtrycket ökar 2 ggr, 3 ggr, 10 ggr respektive 100 ggr
b) ljudintensiteten ökar 2 ggr, 3 ggr, 10 ggr respektive 100 ggr
c) Beräkna ljudtrycksnivån (SPL) om ljudtrycket är
56 µPa, 400 µPa respektive 2 Pa
d) Beräkna ljudtrycket om ljudtrycksnivån är:
110 dB, 50 dB respektive 0 dB rel. 20µPa