Helilaine liigub veest õhku. heli levik

Heli levimiseks on vaja elastset keskkonda. Vaakumis ei saa helilained levida, kuna seal pole midagi vibreerida.Seda saab näha lihtsa katsega. Kui asetame elektrikella klaaskella alla, kui kella alt õhku välja pumbatakse, siis avastame, et kellaheli muutub järjest nõrgemaks, kuni see üldse lakkab.

heli gaasides. Teatavasti näeme äikese ajal esmalt välku ja alles mõne aja pärast kuuleme äikest (joon. 52). See viivitus tuleneb asjaolust, et heli kiirus õhus on palju väiksem kui välgust lähtuva valguse kiirus.

Heli kiirust õhus mõõtis esmakordselt 1636. aastal prantsuse teadlane M. Mersenne. Temperatuuril 20 ° C võrdub see 343 m / s, st 1235 km / h. Pange tähele, et just selle väärtuseni väheneb Kalašnikovi kuulipildujast (PK) tulistatud kuuli kiirus 800 m kaugusel. Kuuli koonu kiirus on 825 m/s, mis on palju suurem kui heli kiirus õhus. Seetõttu ei pea inimene, kes kuuleb lasu või kuuli vilet, muretsema: see kuul on temast juba möödas. Kuul ületab lasu heli ja jõuab ohvrini enne heli saabumist.

Heli kiirus sõltub keskkonna temperatuurist: õhutemperatuuri tõustes see suureneb ja vähenedes väheneb. 0 °C juures on heli kiirus õhus 331 m/s.
Heli liigub erinevates gaasides erineva kiirusega. Mida suurem on gaasimolekulide mass, seda väiksem on heli kiirus selles. Niisiis, temperatuuril 0 ° C on heli kiirus vesinikus 1284 m/s, heeliumis - 965 m/s ja hapnikus - 316 m/s.

Heli vedelikes. Heli kiirus vedelikes on üldiselt suurem kui heli kiirus gaasides. Heli kiirust vees mõõtsid esmakordselt 1826. aastal J. Colladon ja J. Sturm. Nad tegid oma katsed Genfi järvel Šveitsis (joonis 53). Ühes paadis süütasid nad püssirohu ja lõid samal ajal vette lastud kella. Selle kella heli, spetsiaalse sarve abil, samuti vette lastud, püüti kinni teisele paadile, mis asus esimesest 14 km kaugusel. Heli kiirus vees määrati valgussähvatuse ja helisignaali saabumise vahelise ajaintervalli järgi. Temperatuuril 8 °C osutus see ligikaudu 1440 m/s.

Kahe erineva meediumi piiril osa helilainest peegeldub ja osa liigub kaugemale. Heli liikumisel õhust vette peegeldub 99,9% helienergiast tagasi, kuid vette läinud helilaines on rõhk peaaegu 2 korda suurem. Kalade kuulmisaparaat reageerib sellele täpselt. Seetõttu on näiteks karjed ja hääled veepinna kohal kindlad viisid mereelustiku eemale peletamiseks. Need karjed ei kurdi vee all olevat inimest: vette kastmisel jäävad tema kõrvadesse õhupistikud, mis päästavad teda heli ülekoormusest.

Kui heli läheb veest õhku, peegeldub 99,9% energiast uuesti. Kuid kui helirõhk õhust vette üleminekul tõusis, siis nüüd, vastupidi, väheneb see järsult. Just sel põhjusel ei jõua näiteks heli, mis tekib vee all, kui üks kivi vastu teist lööb, õhus inimeseni.

Selline heli käitumine vee ja õhu piiril andis meie esivanematele põhjust pidada veealust maailma "vaikuse maailmaks". Siit ka väljend: "See on loll nagu kala." Kuid isegi Leonardo da Vinci soovitas kuulata veealuseid helisid, pannes oma kõrva vette lastud aeru külge. Seda meetodit kasutades näete, et kalad on tegelikult üsna jutukad.

Heli tahketes ainetes. Heli kiirus tahketes ainetes on suurem kui vedelikes ja gaasides. Kui paned kõrva siinile, siis pärast rööpa teise otsa tabamist kuulete kahte heli. Üks neist jõuab teie kõrva mööda rööpa, teine ​​- läbi õhu.

Maal on hea helijuhtivus. Seetõttu paigutati vanasti piiramise ajal kindlusemüüridesse “kuuljad”, kes maa poolt edastatava heli järgi võisid kindlaks teha, kas vaenlane kaevab müüridesse või mitte. , järgisid nad ka vaenlase ratsaväe lähenemist.

Tahked kehad juhivad heli hästi. Seetõttu suudavad kuulmise kaotanud inimesed mõnikord tantsida muusika saatel, mis ei jõua kuulmisnärvidesse mitte läbi õhu ja väliskõrva, vaid läbi põranda ja luude.

1. Miks näeme äikese ajal esmalt välku ja alles siis kuuleme äikest? 2. Mis määrab heli kiiruse gaasides? 3. Miks jõe kaldal seisev inimene ei kuule vee all tekkivaid helisid? 4. Miks olid iidsetel aegadel vaenlase mullatööd jälginud „kuuljad” sageli pimedad?

Eksperimentaalne ülesanne. Pannes kella tahvli ühte otsa (või pika puidust joonlaua külge), asetage kõrv selle teise otsa. Mida sa kuuled? Selgitage nähtust.

Kui täidate ülesannet 22 üksikasjaliku vastusega, kirjutage kõigepealt üles ülesande number ja seejärel selle vastus. Täielik vastus peaks sisaldama mitte ainult vastust küsimusele, vaid ka selle üksikasjalikku, loogiliselt seotud põhjendust.

Klaas kuuma teed jäeti suurde jahedasse ruumi. Aja jooksul saavutas tee temperatuur ümbritseva õhu temperatuuri. Kuidas muutusid antud juhul tee soojuskiirguse ja termilise neeldumise intensiivsused? Selgitage vastust.

Näita vastust

Võimalik vastuse näidis

Soojuskiirguse intensiivsus vähenes, soojusneeldumise intensiivsus praktiliselt ei muutunud.

Tee ühelt poolt kiirgab soojuskiiri, teisalt neelab ümbritseva õhu soojuskiirgust. Esialgu domineerib kiiritusprotsess ja tee jahtub. Temperatuuri langedes väheneb tee soojuskiirguse intensiivsus, kuni see muutub võrdseks ruumiõhu soojuskiirguse neeldumise intensiivsusega. Lisaks ei muutu tee temperatuur.

Ülesannete 23–26 täitmisel kirjuta kõigepealt üles ülesande number ja seejärel vastus sellele.

Koostage eksperimentaalne seadistus, et uurida takisti elektrivoolu sõltuvust selle otstes olevast pingest. Kasutage 4,5 V vooluallikat, voltmeetrit, ampermeetrit, võtit, reostaati, ühendusjuhtmeid, takistit märgistusega R 1 .

Vastuste lehel

1) joonistab katse elektriahela;

2) reostaadi abil kordamööda voolutugevuse c seadmine. vooluahelad 0,4 A, 0,5 A ja 0,6 A ning olles igal juhul mõõtnud elektripinge väärtust takisti otstes, näitavad tabeli (või graafiku) kujul voolu ja pinge mõõtmise tulemusi kolmel juhul. ;

3) sõnastada järeldus takistis oleva elektrivoolu sõltuvuse kohta pingest selle otstes.

Näita vastust

1) Eksperimentaalse seadistuse skeem

2)

3) Järeldus: voolutugevuse suurenemisega juhis suureneb ka pinge, mis tekib juhi otstes.

Ülesanne 24 on küsimus, millele tuleb vastata kirjalikult. Täielik vastus peaks sisaldama mitte ainult vastust küsimusele, vaid ka selle üksikasjalikku, loogiliselt seotud põhjendust.

Paadi mudel hõljub veepurgis. Kas paadi sukeldumissügavus (süvis) muutub (ja kui, siis kuidas), kui see viiakse Maalt Kuule? Selgitage vastust.

Näita vastust

Võimalik vastuse näidis

Ei muutu.

Paat sukeldub vette, kuni paadile vee küljelt mõjuv üleslükkejõud tasakaalustab raskusjõu. Paadi sukeldumissügavus (süvis) määratakse tingimuse täitmisega: F tyazh = F vyt (1). Vaba langemise kiirendus Kuul on väiksem kui Maal. Aga kuna mõlemad jõud on otseselt võrdelised vabalangemise kiirendusega, siis mõlemad jõud F raske ja F vyt vähenevad sama palju ja võrdsust (1) ei rikuta.

Ülesannete 25–26 jaoks on vaja kirjutada terviklahendus, mis sisaldab ülesande lühiseisundi kirjutamist (Antud), valemite kirjutamist, mille kasutamine on ülesande lahendamiseks vajalik ja piisav, samuti matemaatilisi teisendusi ja arvutused, mis viivad numbrilise vastuseni.

Teame, et heli liigub läbi õhu. Sellepärast saame kuulda. Vaakumis ei saa olla heli. Aga kui heli levib läbi õhu, selle osakeste vastasmõju tõttu, kas siis seda ei edasta teised ained? Saab.

Heli levik ja kiirus erinevates meediumites

Heli ei edastata ainult õhu kaudu. Ilmselt teavad kõik, et kui kõrv seina äärde panna, on kõrvaltoas kuulda vestlusi. Sel juhul edastab heli sein. Helid levivad vees ja muus keskkonnas. Pealegi toimub heli levimine erinevates keskkondades erineval viisil. Heli kiirus on erinev olenevalt ainest.

Kummalisel kombel on heli levimise kiirus vees peaaegu neli korda suurem kui õhus. See tähendab, et kalad kuulevad "kiiremini" kui meie. Metallides ja klaasis levib heli veelgi kiiremini. Seda seetõttu, et heli on kandja vibratsioon ja helilained levivad parema juhtivusega meediumis kiiremini.

Vee tihedus ja juhtivus on suurem kui õhul, kuid väiksem kui metallil. Sellest lähtuvalt edastatakse heli erinevalt. Ühelt kandjalt teisele liikudes muutub heli kiirus.

Ka helilaine pikkus muutub ühest keskkonnast teise üleminekul. Ainult selle sagedus jääb samaks. Aga seepärast saame vahet teha, kes konkreetselt räägib kasvõi läbi seinte.

Kuna heli on vibratsioon, on kõik vibratsiooni ja lainete seadused ja valemid helivõngete suhtes hästi rakendatavad. Heli kiiruse arvutamisel õhus tuleks arvestada ka asjaoluga, et see kiirus sõltub õhutemperatuurist. Temperatuuri tõustes suureneb heli levimise kiirus. Tavatingimustes on heli kiirus õhus 340 344 m/s.

helilained

Füüsikast teadaolevalt levivad helilained elastses keskkonnas. Seetõttu kannab maa helid hästi edasi. Kõrva vastu maad pannes on juba kaugelt kuulda sammude häält, kabja kolinat jne.

Lapsepõlves pidi igaüks oma kõrva rööbastele pannes lõbus olema. Rongirataste hääl kandub mööda rööpaid edasi mitme kilomeetri ulatuses. Heli neeldumise vastupidise efekti loomiseks kasutatakse pehmeid ja poorseid materjale.

Näiteks selleks, et kaitsta ruumi kõrvaliste helide eest või vastupidi, et helid ruumist välja ei pääseks, töödeldakse ja heliisoleeritakse ruum. Seinad, põrand ja lagi on polsterdatud spetsiaalsete vahtpolümeeridel põhinevate materjalidega. Sellises polsterduses vaibuvad kõik helid väga kiiresti.