Когато звукът преминава от въздуха към водата. Звук в различни среди

Знаем, че звукът се разпространява във въздуха. Ето защо можем да чуем. Нито един звук не може да съществува във вакуум. Но ако звукът се предава през въздуха, поради взаимодействието на неговите частици, няма ли да се предава от други вещества? Ще бъде.

Разпространение и скорост на звука в различни среди

Звукът не се предава само по въздуха. Вероятно всеки знае, че ако допрете ухото си до стената, можете да чуете разговори съседна стая. AT този случайзвукът се предава през стената. Звуците се разпространяват във водата и в други среди. Освен това разпространението на звука в различни среди става по различни начини. Скоростта на звука варирав зависимост от веществото.

Любопитно е, че скоростта на разпространение на звука във вода е почти четири пъти по-висока от тази във въздуха. Тоест рибите чуват "по-бързо" от нас. В металите и стъклото звукът се разпространява още по-бързо. Това е така, защото звукът е вибрация на средата, а звуковите вълни се разпространяват по-бързо в медии с по-добра проводимост.

Плътността и проводимостта на водата е по-голяма от тази на въздуха, но по-малка от тази на метала. Съответно звукът се предава по различен начин. При преминаване от една среда в друга скоростта на звука се променя.

Дължината на звуковата вълна също се променя, когато преминава от една среда в друга. Само честотата му остава същата. Но затова можем да различим кой конкретно говори дори през стените.

Тъй като звукът е вибрации, всички закони и формули за вибрации и вълни са добре приложими към звуковите вибрации. Когато се изчислява скоростта на звука във въздуха, трябва да се вземе предвид и фактът, че тази скорост зависи от температурата на въздуха. С повишаване на температурата скоростта на разпространение на звука се увеличава. При нормални условияскоростта на звука във въздуха е 340,344 m/s.

звукови вълни

Звуковите вълни, както е известно от физиката, се разпространяват в еластични среди. Ето защо звуците се предават добре от земята. Поставяйки ухото си на земята, можете да чуете отдалеч звука от стъпки, тропот на копита и т.н.

В детството сигурно всеки се е забавлявал, като е допрял ухо до релсите. Звукът от колелата на влака се предава по релсите на няколко километра. За да се създаде обратен ефект на звукопоглъщане, се използват меки и порести материали.

Например, за да се предпази стаята от външни звуци или, обратно, за да се предотврати излизането на звуци от стаята навън, стаята се обработва и звукоизолира. Стените, подът и таванът са тапицирани със специални материали на основата на разпенени полимери. В такава тапицерия всички звуци изчезват много бързо.

За да разпространявате звук, трябва еластична среда. Във вакуум звуковите вълни не могат да се разпространяват, тъй като там няма какво да вибрира. Това може да се види на прост опит. Ако поставим електрическа камбана под стъклена камбана, докато въздухът се изпомпва изпод камбаната, ще открием, че звукът от камбаната ще става все по-слаб и по-слаб, докато спре напълно.

звук в газове. Известно е, че по време на гръмотевична буря първо виждаме светкавица и едва след известно време чуваме гръм (фиг. 52). Това забавяне се дължи на факта, че скоростта на звука във въздуха е много по-малка от скоростта на светлината, идваща от мълния.

Скоростта на звука във въздуха е измерена за първи път през 1636 г. от френския учен М. Мерсен. При температура 20 ° C тя е равна на 343 m / s, т.е. 1235 km / h. Обърнете внимание, че именно до тази стойност скоростта на куршума, изстрелян от картечница Калашников (ПК), намалява на разстояние 800 m. начална скоросткуршуми 825 m / s, което е много по-високо от скоростта на звука във въздуха. Следователно човек, който чуе звука на изстрел или изсвирването на куршум, не трябва да се тревожи: този куршум вече го е подминал. Куршумът изпреварва звука на изстрела и достига жертвата си преди звукът да пристигне.

Скоростта на звука зависи от температурата на средата: с повишаване на температурата на въздуха се увеличава, а с намаляване намалява. При 0 °C скоростта на звука във въздуха е 331 m/s.
Звукът се разпространява с различни скорости в различните газове. Колкото по-голяма е масата на газовите молекули, толкова по-ниска е скоростта на звука в нея. Така при температура от 0 ° C скоростта на звука във водорода е 1284 m/s, в хелия - 965 m/s, а в кислорода - 316 m/s.

Звук в течности. Скоростта на звука в течностите обикновено е по-голяма от скоростта на звука в газовете. Скоростта на звука във вода е измерена за първи път през 1826 г. от J. Colladon и J. Sturm. Те проведоха експериментите си върху Женевското езеро в Швейцария (фиг. 53). На една лодка запалиха барут и в същото време удариха камбана, спусната във водата. Звукът на тази камбана, с помощта на специален клаксон, също спуснат във водата, беше уловен на друга лодка, която се намираше на разстояние 14 км от първата. Скоростта на звука във вода се определя от интервала от време между светкавицата и пристигането на звуковия сигнал. При температура от 8 °C тя се оказа приблизително 1440 m/s.

На границата между две различни среди част от звуковата вълна се отразява, а част се движи по-нататък. Когато звукът преминава от въздуха към водата, 99,9% от звуковата енергия се отразява обратно, но налягането във водата звукова вълнасе оказва почти 2 пъти по-висока. Слуховият апарат на рибите реагира точно на това. Ето защо, например, писъци и шумове над повърхността на водата са правилният начинизплаши морските обитатели. Тези писъци няма да оглушат човек, който е под вода: когато се потопи във вода, в ушите му ще останат въздушни „тапи“, което ще го спаси от звуково претоварване.

Когато звукът преминава от водата във въздуха, 99,9% от енергията се отразява отново. Но ако звуковото налягане се е увеличило по време на прехода от въздух към вода, сега, напротив, рязко намалява. Поради тази причина, например, звукът, който се получава под водата, когато един камък удари друг, не достига до човек във въздуха.

Това поведение на звука на границата между водата и въздуха е дало основание на нашите предци да се замислят подводен свят"свят на тишината". Оттук и изразът: „Тъп е като риба“. Въпреки това, дори Леонардо да Винчи предложи да слушате подводни звуци, като поставите ухото си на гребло, спуснато във водата. Използвайки този метод, можете да видите, че рибите всъщност са доста приказливи.

Звук в твърди вещества . Скоростта на звука в твърди тела е по-голяма, отколкото в течности и газове. Ако поставите ухото си на релсата, след като ударите другия край на релсата, ще чуете два звука. Единият от тях ще стигне до ухото ви по релсата, другият - през въздуха.

Земята има добра звукопроводимост. Ето защо, в старите времена, по време на обсада, в крепостните стени са били поставяни „чуващи“, които по звука, предаван от земята, са можели да определят дали врагът копае стените или не. , те също проследиха приближаването на вражеската кавалерия.

Твърдите тела провеждат добре звука. Поради това хората, които са загубили слуха си, понякога могат да танцуват на музика, която достига до слуховите им нерви не през въздуха и външното ухо, а през пода и костите.

1. Защо по време на гръмотевична буря първо виждаме светкавица и едва след това чуваме гръмотевици? 2. Какво определя скоростта на звука в газовете? 3. Защо човек, стоящ на брега на река, не чува звуците, които се появяват под водата? 4. Защо „чуващите“, които в древността са следвали земните работи на врага, често са били слепи хора?

Експериментална задача.Поставяне на единия край на дъската (или дълга дървена линийка) ръчен часовник, прикрепете ухото към другия му край. Какво чуваш? Обяснете явлението.

Когато изпълнявате задача 22 с подробен отговор, запишете първо номера на задачата, а след това отговора към нея. Пълният отговор трябва да включва не само отговора на въпроса, но и неговата подробна, логически свързана обосновка.

Чаша горещ чай беше оставена в голяма хладна стая. С течение на времето температурата на чая се изравни с температурата на околния въздух. Как се промени интензитетът? топлинно излъчванеи абсорбцията на топлина от чая? Обяснете отговора.

Покажи отговора

Примерен възможен отговор

Интензивността на топлинното излъчване намалява, интензивността на топлинното поглъщане практически не се променя.

Чаят, от една страна, излъчва топлинни лъчи, от друга страна, абсорбира топлинното излъчване от околния въздух. Първоначално преобладава радиационният процес и чаят се охлажда. С понижаването на температурата интензитетът на топлинното излъчване от чая намалява, докато се изравни с интензитета на поглъщане на топлинното излъчване от въздуха в помещението. Освен това температурата на чая не се променя.

Когато изпълнявате задачи 23–26, запишете първо номера на задачата, а след това отговора към нея.

Сглобете експериментална постановка за изследване на зависимостта на силата електрически токв резистора от напрежението в краищата му. Използвайте източник на ток 4,5 V, волтметър, амперметър, ключ, реостат, свързващи проводници, резистор, означен с R 1 .

На листа за отговори

1) начертайте електрическата верига на експеримента;

2) настройка с помощта на реостат на свой ред силата на тока c. вериги 0,4 A, 0,5 A и 0,6 A и измерване във всеки случай на стойността електрическо напрежениев краищата на резистора, посочете резултатите от измерването на тока и напрежението за три случаяпод формата на таблица (или графика);

3) формулирайте заключение за зависимостта на електрическия ток в резистора от напрежението в неговите краища.

Покажи отговора

1) Схема експериментална настройка

2)

3) Заключение: с увеличаване на силата на тока в проводника напрежението, което възниква в краищата на проводника, също се увеличава.

Задача 24 е въпрос, който изисква писмен отговор. Пълният отговор трябва да включва не само отговора на въпроса, но и неговата подробна, логически свързана обосновка.

Моделът на лодката плува в буркан с вода. Ще се промени ли дълбочината на потапяне (газене) на лодката (и ако да, как), ако бъде преместена от Земята на Луната? Обяснете отговора.

Покажи отговора

Примерен възможен отговор

Няма да се промени.

Лодката е потопена във вода, докато плаващата сила, действаща върху лодката от страната на водата, балансира силата на гравитацията. Дълбочината на потапяне (газене) на лодката се определя от изпълнението на условието: F tyazh = F vyt (1). Ускорение свободно паданепо-малко на Луната, отколкото на Земята. Но тъй като и двете сили са право пропорционални на ускорението на свободното падане, тогава и двете сили F тежка и F vyt ще намалеят в същото числопъти и равенството (1) не е нарушено.

За задачи 25–26 трябва да пишете цялостно решение, което включва вх краткосрочензадача (Дадена), писане на формули, чието използване е необходимо и достатъчно за решаване на задачата, както и математически трансформациии изчисления, водещи до числен отговор.