Khi âm truyền từ không khí vào nước. Âm thanh trong các môi trường khác nhau

Chúng ta biết rằng âm thanh truyền trong không khí. Đó là lý do tại sao chúng ta có thể nghe thấy. Không có âm thanh nào có thể tồn tại trong chân không. Nhưng nếu âm thanh truyền trong không khí, do sự tương tác của các hạt của nó, thì nó sẽ không được truyền bởi các chất khác? Sẽ là.

Tuyên truyền và tốc độ của âm thanh trong các phương tiện truyền thông khác nhau

Âm thanh không chỉ được truyền qua không khí. Có lẽ ai cũng biết rằng nếu bạn áp tai vào tường, bạn có thể nghe thấy các cuộc trò chuyện trong phòng kế bên. TẠI trường hợp nàyâm truyền qua tường. Âm thanh lan truyền trong nước và trong các phương tiện truyền thông khác. Hơn nữa, sự lan truyền âm thanh trong các môi trường khác nhau xảy ra theo những cách khác nhau. Tốc độ của âm thanh thay đổi tùy theo chất.

Thật kỳ lạ, tốc độ truyền âm trong nước cao hơn gần bốn lần so với trong không khí. Đó là, cá nghe "nhanh" hơn chúng ta. Trong kim loại và thủy tinh, âm thanh còn truyền đi nhanh hơn. Điều này là do âm thanh là dao động của môi trường và sóng âm thanh truyền nhanh hơn trong môi trường có độ dẫn tốt hơn.

Mật độ và độ dẫn điện của nước lớn hơn không khí, nhưng kém hơn kim loại. Theo đó, âm thanh được truyền khác nhau. Khi chuyển từ môi trường này sang môi trường khác, tốc độ của âm thanh thay đổi.

Độ dài của sóng âm thanh cũng thay đổi khi nó truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Chỉ tần số của nó vẫn giữ nguyên. Nhưng đó là lý do tại sao chúng ta có thể phân biệt ai là người nói cụ thể ngay cả khi xuyên qua các bức tường.

Vì âm thanh là dao động nên tất cả các định luật và công thức của dao động và sóng đều có thể áp dụng tốt cho dao động của âm thanh. Khi tính tốc độ âm thanh trong không khí, người ta cũng nên tính đến thực tế là tốc độ này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ truyền âm tăng. Tại điều kiện bình thường vận tốc âm thanh trong không khí là 340.344 m/s.

sóng âm

Sóng âm, như đã biết từ vật lý, lan truyền trong môi trường đàn hồi. Đó là lý do tại sao âm thanh được trái đất truyền đi tốt. Áp tai xuống đất, bạn có thể nghe thấy từ xa tiếng bước chân, tiếng vó ngựa, v.v.

Thời thơ ấu, chắc hẳn ai cũng từng có những trò vui bằng cách áp tai vào đường ray. Tiếng bánh tàu truyền dọc theo đường ray vài km. Để tạo hiệu ứng ngược của sự hấp thụ âm thanh, vật liệu mềm và xốp được sử dụng.

Ví dụ, để bảo vệ căn phòng khỏi những âm thanh bên ngoài, hoặc ngược lại, để ngăn âm thanh thoát ra khỏi phòng ra bên ngoài, căn phòng được xử lý và cách âm. Các bức tường, sàn và trần được bọc bằng vật liệu đặc biệt dựa trên polyme xốp. Trong một lớp bọc như vậy, tất cả âm thanh lắng xuống rất nhanh.

Để truyền âm thanh, bạn cần môi trường đàn hồi. Trong chân không, sóng âm không thể truyền đi vì không có gì dao động ở đó. Điều này có thể được nhìn thấy trên kinh nghiệm đơn giản. Nếu chúng ta đặt một chiếc chuông điện bên dưới một chiếc chuông thủy tinh, khi không khí được bơm ra từ bên dưới chiếc chuông, chúng ta sẽ thấy rằng âm thanh phát ra từ chiếc chuông sẽ ngày càng yếu dần cho đến khi ngừng hẳn.

âm thanh trong chất khí. Được biết, trong cơn giông, đầu tiên chúng ta nhìn thấy một tia chớp và chỉ một lúc sau mới nghe thấy tiếng sấm (Hình 52). Sự chậm trễ này xảy ra do tốc độ âm thanh trong không khí nhỏ hơn nhiều so với tốc độ ánh sáng phát ra từ tia chớp.

Tốc độ âm thanh trong không khí được đo lần đầu tiên vào năm 1636 bởi nhà khoa học người Pháp M. Mersenne. Ở nhiệt độ 20 ° C, nó bằng 343 m / s, tức là 1235 km / h. Lưu ý rằng với giá trị này, tốc độ của viên đạn bắn ra từ súng máy Kalashnikov (PK) giảm ở khoảng cách 800 m. tốc độ bắt đầuđạn 825 m / s, cao hơn nhiều so với tốc độ âm thanh trong không khí. Do đó, một người nghe thấy tiếng súng hoặc tiếng còi của viên đạn không cần phải lo lắng: viên đạn này đã đi qua anh ta. Viên đạn chạy nhanh hơn âm thanh của phát súng và đến được nạn nhân của nó trước khi âm thanh phát ra.

Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường: khi nhiệt độ không khí tăng thì nó tăng và khi nhiệt độ giảm thì nó giảm. Ở 0°C, tốc độ âm thanh trong không khí là 331 m/s.
Âm thanh di chuyển với tốc độ khác nhau trong các loại khí khác nhau. Khối lượng của các phân tử khí càng lớn thì tốc độ âm thanh trong đó càng thấp. Vì vậy, ở nhiệt độ 0 ° C, tốc độ âm thanh trong hydro là 1284 m/s, trong heli - 965 m/s và trong oxy - 316 m/s.

Âm thanh trong chất lỏng. Tốc độ âm thanh trong chất lỏng thường lớn hơn tốc độ âm thanh trong chất khí. Tốc độ âm thanh trong nước được đo lần đầu tiên vào năm 1826 bởi J. Colladon và J. Sturm. Họ đã tiến hành thí nghiệm trên Hồ Geneva ở Thụy Sĩ (Hình 53). Trên một chiếc thuyền, họ đốt thuốc súng và đồng thời đánh một chiếc chuông hạ xuống nước. Âm thanh của chiếc chuông này, với sự trợ giúp của một chiếc còi đặc biệt, cũng được hạ xuống nước, được bắt trên một chiếc thuyền khác cách chiếc đầu tiên 14 km. Tốc độ âm thanh trong nước được xác định từ khoảng thời gian giữa tia sáng lóe lên và tín hiệu âm thanh đến. Ở nhiệt độ 8 °C, hóa ra nó xấp xỉ 1440 m/s.

Tại ranh giới giữa hai môi trường khác nhau, một phần sóng âm bị phản xạ và một phần truyền đi xa hơn. Khi âm thanh truyền từ không khí vào nước, 99,9% năng lượng âm thanh bị phản xạ trở lại, nhưng áp suất trong nước sóng âm thanh hóa ra cao hơn gần 2 lần. Bộ máy thính giác của cá phản ứng chính xác với điều này. Do đó, ví dụ, tiếng la hét và tiếng ồn trên mặt nước là đúng cách xua đuổi các sinh vật biển. Những tiếng hét này sẽ không làm chói tai một người ở dưới nước: khi ngâm mình trong nước, các “phích cắm” không khí sẽ nằm trong tai anh ta, điều này sẽ giúp anh ta không bị quá tải âm thanh.

Khi âm thanh truyền từ nước sang không khí, 99,9% năng lượng bị phản xạ trở lại. Nhưng nếu áp suất âm thanh tăng lên trong quá trình chuyển đổi từ không khí sang nước, thì ngược lại, ngược lại, nó giảm mạnh. Chẳng hạn, chính vì lý do này mà âm thanh phát ra dưới nước khi một hòn đá va vào một hòn đá khác không đến được với một người trong không khí.

Hành vi này của âm thanh ở ranh giới giữa nước và không khí đã đưa ra lý do để tổ tiên chúng ta xem xét thế giới dưới đáy biển"thế giới của sự im lặng". Do đó thành ngữ: "Nó câm như một con cá." Tuy nhiên, ngay cả Leonardo da Vinci cũng đề nghị nghe âm thanh dưới nước bằng cách áp tai vào mái chèo hạ xuống nước. Sử dụng phương pháp này, bạn có thể thấy rằng cá thực sự khá lắm lời.

âm thanh trong chất rắn . Tốc độ truyền âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng và chất khí. Nếu bạn áp tai vào thanh ray, thì sau khi chạm vào đầu kia của thanh ray, bạn sẽ nghe thấy hai âm thanh. Một trong số chúng sẽ đến tai bạn dọc theo đường ray, cái còn lại - qua không trung.

Trái đất có độ dẫn âm tốt. Vì vậy, ngày xưa, trong một cuộc bao vây, người ta đặt những “thính giả” trong các bức tường của pháo đài, những người này dựa vào âm thanh do trái đất truyền đến, có thể xác định được kẻ thù có đang đào tường hay không. , họ cũng đi theo hướng tiếp cận của kỵ binh đối phương.

Cơ thể rắn dẫn âm thanh tốt. Do đó, những người mất thính giác đôi khi có thể nhảy theo điệu nhạc truyền đến dây thần kinh thính giác của họ không phải qua không khí và tai ngoài mà qua sàn nhà và xương.

1. Tại sao trong cơn giông, đầu tiên chúng ta nhìn thấy tia chớp và chỉ sau đó mới nghe thấy tiếng sấm? 2. Điều gì quyết định tốc độ âm thanh trong chất khí? 3. Tại sao người đứng trên bờ sông không nghe thấy âm thanh phát ra dưới nước? 4. Tại sao thời xưa những “thính giả” đi theo việc đào đất của kẻ thù thường là những người mù quáng?

Nhiệm vụ thí nghiệm.Đặt vào một đầu của bảng (hoặc thước gỗ dài) đồng hồ đeo tay, gắn tai của bạn vào đầu kia của nó. Bạn nghe thấy gì? Giải thích hiện tượng.

Khi hoàn thành nhiệm vụ 22 với một câu trả lời chi tiết, hãy viết số nhiệm vụ trước, sau đó là câu trả lời cho nó. Một câu trả lời hoàn chỉnh không chỉ bao gồm câu trả lời cho câu hỏi mà còn cả phần biện minh chi tiết, được kết nối hợp lý của nó.

Một ly trà nóng được để trong căn phòng lớn mát lạnh. Theo thời gian, nhiệt độ của trà bắt kịp với nhiệt độ của không khí xung quanh. Cường độ thay đổi như thế nào? bức xạ nhiệt và sự hấp thụ nhiệt của trà? Giải thích câu trả lời.

Hiển thị câu trả lời

Mẫu câu trả lời có thể

Cường độ bức xạ nhiệt giảm, cường độ hấp thụ nhiệt thực tế không thay đổi.

Trà một mặt tỏa các tia nhiệt, mặt khác hấp thụ các bức xạ nhiệt từ không khí xung quanh. Ban đầu, quá trình bức xạ chiếm ưu thế và trà nguội đi. Khi nhiệt độ giảm, cường độ bức xạ nhiệt từ trà giảm cho đến khi bằng cường độ hấp thụ bức xạ nhiệt từ không khí trong phòng. Hơn nữa, nhiệt độ của trà không thay đổi.

Khi hoàn thành nhiệm vụ 23–26, hãy viết số nhiệm vụ trước, sau đó là câu trả lời cho nhiệm vụ đó.

Lắp ráp một thiết lập thử nghiệm để nghiên cứu sự phụ thuộc lực lượng dòng điện trong điện trở từ điện áp ở hai đầu của nó. Sử dụng nguồn dòng 4,5 V, vôn kế, ampe kế, khóa, biến trở, dây nối, điện trở được đánh dấu R 1 .

Trên phiếu trả lời

1) vẽ mạch điện của thí nghiệm;

2) lần lượt cài đặt với sự trợ giúp của một biến trở cường độ dòng điện c. mạch 0,4 A, 0,5 A và 0,6 A và đo giá trị trong từng trường hợp điện ápở hai đầu điện trở, cho biết kết quả đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế đối với ba trường hợpở dạng bảng (hoặc đồ thị);

3) rút ra kết luận về sự phụ thuộc của cường độ dòng điện chạy trong điện trở vào hiệu điện thế ở hai đầu điện trở.

Hiển thị câu trả lời

1) Sơ đồ thiết lập thử nghiệm

2)

3) Kết luận: khi cường độ dòng điện chạy trong vật dẫn tăng thì hiệu điện thế xuất hiện ở hai đầu vật dẫn cũng tăng.

Task 24 là câu hỏi yêu cầu viết câu trả lời. Một câu trả lời hoàn chỉnh không chỉ bao gồm câu trả lời cho câu hỏi mà còn cả phần biện minh chi tiết, được kết nối hợp lý của nó.

Mô hình thuyền trôi trong nước. Liệu độ sâu chìm (bản nháp) của thuyền có thay đổi (và nếu có thì như thế nào) nếu nó được di chuyển từ Trái đất lên Mặt trăng? Giải thích câu trả lời.

Hiển thị câu trả lời

Mẫu câu trả lời có thể

Sẽ không thay đổi.

Thuyền chìm trong nước cho đến khi lực nổi tác dụng lên thuyền từ mặt nước cân bằng với lực hấp dẫn. Độ sâu ngâm (mớn nước) của thuyền được xác định bằng cách đáp ứng điều kiện: F tyazh = F vyt (1). Sự tăng tốc rơi tự do trên Mặt trăng ít hơn trên Trái đất. Nhưng vì cả hai lực đều tỉ lệ thuận với gia tốc rơi tự do nên cả hai lực F nặng và F vyt đều giảm trong Cùng một số lần và đẳng thức (1) không bị vi phạm.

Đối với nhiệm vụ 25–26, bạn phải viết Giải pháp hoàn chỉnh, bao gồm mục nhập thời gian ngắn nhiệm vụ (Cho trước), viết công thức, việc sử dụng công thức nào là cần thiết và đủ để giải quyết vấn đề, cũng như phép biến đổi toán học và tính toán dẫn đến một câu trả lời số.