Når lyd går fra luft til vann. Lyd i ulike miljøer

Vi vet at lyd går gjennom luften. Det er derfor vi kan høre. Ingen lyd kan eksistere i et vakuum. Men hvis lyd overføres gjennom luften, på grunn av samspillet mellom dens partikler, vil den ikke overføres av andre stoffer? Vil være.

Forplantning og hastighet på lyd i forskjellige medier

Lyd overføres ikke bare med luft. Sannsynligvis vet alle at hvis du legger øret til veggen, kan du høre samtaler inn neste rom. PÅ denne saken lyd overføres gjennom veggen. Lyder forplanter seg i vann og i andre medier. Dessuten skjer forplantningen av lyd i forskjellige miljøer på forskjellige måter. Lydens hastighet varierer avhengig av stoffet.

Merkelig nok er lydforplantningshastigheten i vann nesten fire ganger høyere enn i luft. Det vil si at fisk hører «raskere» enn oss. I metaller og glass går lyden enda raskere. Dette er fordi lyd er en vibrasjon av mediet, og lydbølger beveger seg raskere i medier med bedre ledningsevne.

Vannets tetthet og ledningsevne er større enn luft, men mindre enn metall. Følgelig overføres lyden annerledes. Når du beveger deg fra et medium til et annet, endres lydhastigheten.

Lengden på en lydbølge endres også når den går fra et medium til et annet. Bare frekvensen forblir den samme. Men det er derfor vi kan skille ut hvem som spesifikt snakker selv gjennom veggene.

Siden lyd er vibrasjoner, er alle lovene og formlene for vibrasjoner og bølger godt anvendelige på lydvibrasjoner. Når man skal beregne lydhastigheten i luft, bør man også ta hensyn til at denne hastigheten avhenger av lufttemperaturen. Når temperaturen øker, øker hastigheten på lydutbredelsen. På normale forhold lydhastigheten i luft er 340 344 m/s.

lydbølger

Lydbølger, som kjent fra fysikken, forplanter seg i elastiske medier. Det er grunnen til at lyder overføres godt av jorden. Når du legger øret til bakken, kan du høre lyden av skritt på lang avstand, klirring av hover og så videre.

I barndommen må alle ha hatt det gøy ved å legge øret til skinnene. Lyden av toghjul overføres langs skinnene i flere kilometer. For å skape den omvendte effekten av lydabsorpsjon, brukes myke og porøse materialer.

For eksempel, for å beskytte et rom mot fremmede lyder, eller omvendt, for å hindre at lyder slipper ut fra rommet til utsiden, behandles og lydisoleres rommet. Vegger, gulv og tak er trukket med spesialmaterialer basert på skumplaster. I et slikt trekk avtar alle lyder veldig raskt.

For å forplante lyd, trenger du elastisk medium. I et vakuum kan ikke lydbølger forplante seg, siden det ikke er noe å vibrere der. Dette kan sees på enkel opplevelse. Hvis vi plasserer en elektrisk bjelle under en glassklokke, ettersom luften pumpes ut under klokken, vil vi oppdage at lyden fra klokken vil bli svakere og svakere til den stopper helt.

lyd i gasser. Det er kjent at vi under et tordenvær først ser et lynglimt og først etter en stund hører torden (fig. 52). Denne forsinkelsen oppstår på grunn av det faktum at lydhastigheten i luft er mye mindre enn lyshastigheten som kommer fra lynet.

Lydhastigheten i luft ble først målt i 1636 av den franske vitenskapsmannen M. Mersenne. Ved en temperatur på 20 ° C er det lik 343 m / s, det vil si 1235 km / t. Merk at det er til denne verdien at hastigheten til en kule avfyrt fra en Kalashnikov maskingevær (PK) synker i en avstand på 800 m. starthastighet kuler 825 m/s, som er mye høyere enn lydhastigheten i luft. Derfor trenger en person som hører lyden av et skudd eller fløyte av en kule ikke bekymre seg: denne kulen har allerede passert ham. Kulen løper forbi lyden av skuddet og når offeret før lyden kommer.

Lydhastigheten avhenger av mediets temperatur: med en økning i lufttemperaturen øker den, og med en reduksjon reduseres den. Ved 0 °C er lydhastigheten i luft 331 m/s.
Lyd beveger seg med forskjellige hastigheter i forskjellige gasser. Jo større massen av gassmolekyler er, desto lavere er lydhastigheten i den. Så, ved en temperatur på 0 ° C, er lydhastigheten i hydrogen 1284 m/s, i helium - 965 m/s, og i oksygen - 316 m/s.

Lyd i væsker. Lydhastigheten i væsker er generelt høyere enn lydhastigheten i gasser. Lydens hastighet i vann ble først målt i 1826 av J. Colladon og J. Sturm. De utførte sine eksperimenter på Genfersjøen i Sveits (fig. 53). På den ene båten satte de fyr på krutt og slo samtidig en bjelle senket i vannet. Lyden av denne klokken, ved hjelp av et spesielt horn, også senket ned i vannet, ble fanget på en annen båt, som lå i en avstand på 14 km fra den første. Lydhastigheten i vann ble bestemt ut fra tidsintervallet mellom lysglimt og lydsignalets ankomst. Ved en temperatur på 8 °C viste det seg å være omtrent 1440 m/s.

Ved grensen mellom to ulike medier reflekteres en del av lydbølgen, og en del reiser videre. Når lyd går fra luft til vann reflekteres 99,9 % av lydenergien tilbake, men trykket i vannet lydbølge viser seg å være nesten 2 ganger høyere. Høreapparatet til fisk reagerer nettopp på dette. Derfor er for eksempel skrik og lyder over vannoverflaten den riktige måten skremme vekk sjødyrene. Disse skrikene vil ikke overdøve en person som er under vann: når de senkes i vann, vil luftplugger forbli i ørene hans, noe som vil redde ham fra lydoverbelastning.

Når lyd går fra vann til luft, reflekteres 99,9 % av energien igjen. Men hvis lydtrykket økte under overgangen fra luft til vann, nå, tvert imot, avtar det kraftig. Det er for eksempel av denne grunn at lyden som oppstår under vann når en stein treffer en annen ikke når en person i luften.

Denne lydadferden på grensen mellom vann og luft ga våre forfedre grunn til å vurdere undersjøisk verden"verden av stillhet". Derav uttrykket: «Det er dumt som en fisk». Men til og med Leonardo da Vinci foreslo å lytte til undervannslyder ved å legge øret til en åre senket ned i vannet. Ved å bruke denne metoden kan du se at fisken faktisk er ganske pratsom.

Lyd inn faste stoffer . Lydhastigheten i faste stoffer er større enn i væsker og gasser. Hvis du legger øret til skinnen, vil du høre to lyder etter å ha truffet den andre enden av skinnen. En av dem vil nå øret langs skinnen, den andre - gjennom luften.

Jorden har god lydledningsevne. Derfor ble det i gamle dager, under en beleiring, plassert "hørere" i festningsmurene, som ved lyden fra jorden kunne avgjøre om fienden gravde seg til murene eller ikke. , fulgte de også tilnærmingen til fiendens kavaleri.

Solide kropper leder lyd godt. På grunn av dette kan personer som har mistet hørselen noen ganger danse til musikk som når hørselsnervene ikke gjennom luften og det ytre øret, men gjennom gulvet og bein.

1. Hvorfor, under et tordenvær, ser vi først lyn og først da hører vi torden? 2. Hva bestemmer lydhastigheten i gasser? 3. Hvorfor hører ikke en person som står på bredden av en elv lydene som oppstår under vann? 4. Hvorfor var «hørerne» som i gamle tider fulgte fiendens jordarbeid ofte blinde?

Eksperimentell oppgave. Sette på den ene enden av brettet (eller en lang trelinjal) armbåndsur, fest øret til den andre enden. Hva hører du? Forklar fenomenet.

Når du fullfører oppgave 22 med et detaljert svar, skriv ned oppgavenummeret først, og deretter svaret på det. Et fullstendig svar bør inkludere ikke bare svaret på spørsmålet, men også dets detaljerte, logisk sammenhengende begrunnelse.

Et glass varm te ble stående i et stort kjølig rom. Over tid fanget temperaturen på teen opp med temperaturen i luften rundt. Hvordan endret intensiteten seg? termisk stråling og varmeabsorpsjon av te? Forklar svaret.

Vis svar

Eksempel på mulig svar

Intensiteten av termisk stråling avtok, intensiteten av termisk absorpsjon endret seg praktisk talt ikke.

Te på den ene siden utstråler varmestråler, på den andre siden absorberer te varmestråling fra luften rundt. Til å begynne med dominerer strålingsprosessen og teen avkjøles. Når temperaturen synker, avtar intensiteten av termisk stråling fra te til den er lik intensiteten av absorpsjon av termisk stråling fra luften i rommet. Temperaturen på teen endres heller ikke.

Når du fullfører oppgave 23–26, skriv ned oppgavenummeret først, og deretter svaret på det.

Sett sammen et eksperimentelt oppsett for å studere kraftavhengighet elektrisk strøm i motstanden fra spenningen i endene. Bruk en 4,5 V strømkilde, voltmeter, amperemeter, nøkkel, reostat, tilkoblingsledninger, motstand merket R 1 .

På svararket

1) tegne den elektriske kretsen til eksperimentet;

2) innstilling ved hjelp av en reostat i sin tur strømstyrken c. kretser 0,4 A, 0,5 A og 0,6 A og måler i hvert tilfelle verdien elektrisk spenning på endene av motstanden, angi resultatene av å måle strømmen og spenningen for tre saker i form av en tabell (eller graf);

3) formuler en konklusjon om avhengigheten av den elektriske strømmen i motstanden av spenningen i endene.

Vis svar

1) Ordning eksperimentell oppsett

2)

3) Konklusjon: med en økning i strømstyrken i lederen øker også spenningen som oppstår i endene av lederen.

Oppgave 24 er et spørsmål som krever et skriftlig svar. Et fullstendig svar bør inkludere ikke bare svaret på spørsmålet, men også dets detaljerte, logisk sammenhengende begrunnelse.

Modellen av båten flyter i en krukke med vann. Vil nedsenkingsdybden til båten endres (og i så fall hvordan) hvis den flyttes fra jorden til månen? Forklar svaret.

Vis svar

Eksempel på mulig svar

Vil ikke endre seg.

Båten er nedsenket i vann til flytekraften som virker på båten fra siden av vannet balanserer tyngdekraften. Dybden av nedsenking (dypgående) av båten bestemmes av oppfyllelsen av betingelsen: F tyazh = F vyt (1). Akselerasjon fritt fall mindre på månen enn på jorden. Men siden begge kreftene er direkte proporsjonale med akselerasjonen av fritt fall, vil begge kreftene F tung og F vyt avta i samme nummer ganger, og likestilling (1) er ikke krenket.

For oppgave 25–26 skal du skrive komplett løsning, som inkluderer oppføringen kortsiktig oppgave (Gi), skrive formler, hvis bruk er nødvendig og tilstrekkelig for å løse problemet, samt matematiske transformasjoner og beregninger som fører til et numerisk svar.