En lydbølge går fra vann til luft. Lydspredning

For at lyd skal forplante seg kreves et elastisk medium. I et vakuum kan ikke lydbølger forplante seg, siden det ikke er noe å vibrere der. Dette kan verifiseres enkel opplevelse. Hvis vi plasserer en elektrisk bjelle under en glassklokke, vil vi etter hvert som luften pumpes ut under klokken 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 vi tordenbullingen (fig. 52). Denne forsinkelsen oppstår fordi lydhastigheten i luft er mye mindre enn lyshastigheten som kommer fra lynet.

Lydens hastighet 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, dvs. 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. Utgangshastighet kuler 825 m/s, noe som betydelig overstiger 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.

Lydens hastighet avhenger av temperaturen på mediet: 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, jo lavere er lydhastigheten i den. 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 vanligvis større 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. Basert på tidsintervallet mellom lysglimt og lydsignalets ankomst, ble lydhastigheten i vann bestemt. Ved en temperatur på 8 °C viste det seg å være omtrent 1440 m/s.

På grensen mellom to ulike miljøer, del lydbølge reflekteres, og noen går videre. Når lyd går fra luft til vann reflekteres 99,9 % av lydenergien tilbake, men trykket i lydbølgen som sendes ut i vannet er nesten 2 ganger større. Høreapparatet til fisk reagerer nettopp på dette. Derfor er for eksempel skrik og lyder over vannoverflaten den rette veien skremme vekk sjødyr. En person som befinner seg under vann vil ikke bli døv av disse skrikene: 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, reduseres det nå, tvert imot, 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 ved grensen mellom vann og luft ga våre forfedre grunn til å tro undervannsverden"en verden av stillhet." Derav uttrykket: "Stum som en fisk." Men Leonardo da Vinci foreslo også å lytte til undervannslyder ved å legge øret til en åre senket ned i vannet. Ved å bruke denne metoden kan du sørge for 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 med jernbane, den andre med fly.

Jorden har god lydledningsevne. Derfor, i gamle dager, under en beleiring, ble "lyttere" plassert i festningsmurene, som ved lyden som ble overført av bakken kunne avgjøre om fienden gravde seg inn i murene eller ikke bakken, overvåket de også tilnærmingen til fiendens kavaleri.

Faste stoffer leder lyd godt. Takket være dette kan mennesker 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 er lydhastigheten i gasser avhengig av? 3. Hvorfor hører ikke en person som står på elvebredden lyder som oppstår under vann? 4. Hvorfor ble «tilhørerne» som i gamle tider overvåket fiendens gravearbeid ofte blinde?

Eksperimentell oppgave. Plasser et brett (eller lang trelinjal) i den ene enden armbåndsur, legg øret til den andre enden. Hva hører du? Forklar fenomenet.

Når du fullfører oppgave 22 med et detaljert svar, skriv først ned oppgavenummeret 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 ble temperaturen på teen lik temperaturen på luften rundt. Hvordan endret intensiteten seg? termisk stråling og termisk absorpsjon av te? Forklar svaret ditt.

Vis svar

Eksempel på mulig svar

Intensiteten av termisk stråling avtok, intensiteten av termisk absorpsjon forble praktisk talt uendret.

Te på den ene siden avgir varmestråler, på den andre siden absorberer den 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 blir lik intensiteten av absorpsjon av termisk stråling fra luften i rommet. Temperaturen på teen endres heller ikke.

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

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

I svarskjemaet

1) tegne et elektrisk diagram av eksperimentet;

2) bruk en reostat for å stille inn strømstyrken etter tur. kretser 0,4 A, 0,5 A og 0,6 A og måler verdien i hvert tilfelle elektrisk spenning på endene av motstanden, angi strøm- og spenningsmålinger 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: når strømmen i lederen øker, 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.

En modellbåt flyter i en krukke med vann. Vil nedsenkningsdybden (sedimentet) til båten endres (og hvis den endres, hvordan) hvis den flyttes fra jorden til månen? Forklar svaret ditt.

Vis svar

Eksempel på mulig svar

Det vil ikke endre seg.

Båten senkes i vannet inntil flytekraften som virker på båten fra vannet balanserer tyngdekraften. Dybden av nedsenkingen (dypgående) av båten bestemmes ved å oppfylle betingelsen: F tung = F ut (1). Akselerasjon fritt fall mindre på månen enn på jorden. Men siden begge kreftene er direkte proporsjonale med tyngdeakselerasjonen, vil begge kreftene F tung og F høy avta med samme nummer ganger, og likestilling (1) vil ikke bli krenket.

For oppgavene 25–26 må du skrive komplett løsning, som inkluderer oppføringen korte sikter problem (gitt), registrering av formler, hvis bruk er nødvendig og tilstrekkelig for å løse problemet, samt matematiske transformasjoner og beregninger som fører til et numerisk svar.

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

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. I i dette tilfellet lyden overføres av veggen. Lyder beveger seg i vann og andre medier. Dessuten forplantning av lyd i ulike miljøer skjer på forskjellige måter. Lydens hastighet varierer avhengig av stoffet.

Det er merkelig at lydhastigheten i vann er nesten fire ganger høyere enn i luft. Det vil si at fisk hører «raskere» enn vi gjør. I metaller og glass går lyden enda raskere. Dette er fordi lyd er en vibrasjon av et medium, og lydbølger beveger seg raskere i bedre ledende medier.

Vannets tetthet og ledningsevne er større enn luft, men mindre enn metall. Følgelig overføres lyd 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 nettopp derfor vi kan se hvem som snakker selv gjennom vegger.

Siden lyd er vibrasjoner, er alle lover og formler for vibrasjoner og bølger godt anvendelige på lydvibrasjoner. Ved beregning av lydhastigheten i luft bør det også tas i betraktning 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 inn elastiske medier. Dette er grunnen til at lyder overføres godt av jorden. Ved å legge øret mot bakken kan du høre lyden av skritt, klaprende hover og så videre langveisfra.

Som barn hadde nok alle det gøy med å legge øret til skinnene. Lyden av toghjul overføres langs skinnene i flere kilometer. For å skape den omvendte lydabsorberende effekten, 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. Veggene, gulvet og taket er dekket med spesielle materialer basert på skumpolymerer. I slike møbeltrekk forsvinner alle lyder veldig raskt.