Sóng âm truyền từ nước sang không khí. truyền âm thanh

Sự truyền âm cần một môi trường đàn hồi. Trong chân không, sóng âm không thể lan truyền, vì ở đó không có gì dao động. Điều này có thể thấy trong một thí nghiệm đơn giản. Nếu chúng ta đặt một chiếc chuông điện dưới một chiếc chuông thủy tinh, vì không khí được bơm ra từ bên dưới chiếc chuông, chúng ta sẽ thấy rằng âm thanh từ chuông sẽ ngày càng yếu hơn cho đến khi nó dừng lại hoàn toàn.

âm thanh trong khí. Người ta biết rằng trong một cơn giông, lần 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 sét.

Tốc độ âm thanh trong không khí được nhà khoa học người Pháp M. Mersenne đo lần đầu tiên vào năm 1636. Ở nhiệt độ 20 ° C, nó bằng 343 m / s, tức là 1235 km / h. Lưu ý rằng chính vì giá trị này mà tốc độ của viên đạn bắn ra từ súng máy Kalashnikov (PK) giảm ở khoảng cách 800 m. Vận tốc đầu nòng của viên đạn là 825 m / s, lớn hơn nhiều so với vận tốc âm thanh trong không khí. Vì vậy, một người nghe thấy tiếng bắn hoặc tiếng còi của viên đạn không cần phải lo lắng: viên đạn này đã bay qua người đó rồi. Viên đạn lớn hơn âm thanh của phát bắn và chạm tới nạn nhân của nó trước khi âm thanh phát ra.

Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường: khi tăng nhiệt độ không khí sẽ tăng, và khi giảm nhiệt độ âm thanh sẽ giảm đi. Ở 0 ° C, tốc độ âm thanh trong không khí là 331 m / s.
Âm thanh truyền với tốc độ khác nhau trong các chất khí khác nhau. Khối lượng phân tử khí càng lớn thì tốc độ truyền âm trong nó càng giảm. 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 nói chung lớn hơn tốc độ âm thanh trong chất khí. Tốc độ âm thanh trong nước lần đầu tiên được đo vào năm 1826 bởi J. Colladon và J. Sturm. Họ đã thực hiện các thí nghiệm của mình trên Hồ Geneva ở Thụy Sĩ (Hình. 53). Trên một chiếc thuyền, họ đốt thuốc súng và đồng thời đánh một quả chuông xuống nước. Âm thanh của chiếc chuông này, với sự hỗ trợ của một chiếc còi đặc biệt, cũng được hạ xuống nước, được mắc vào một chiếc thuyền khác, nằm cách chiếc đầu tiên 14 km. Tốc độ của âm thanh trong nước được xác định từ khoảng thời gian giữa ánh sáng lóe lên và tín hiệu âm thanh đến. Ở nhiệt độ 8 ° C, nó hóa ra là xấp xỉ 1440 m / s.

Tại ranh giới giữa hai phương tiện truyền thông khác nhau, một phần của sóng âm thanh 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 của sóng âm truyền vào nước lớn hơn gần 2 lần. Bộ máy thính giác của cá phản ứng chính xác với điều này. Vì vậy, ví dụ, tiếng la hét và tiếng động trên mặt nước là một cách chắc chắn để xua đuổi sinh vật biển. Những tiếng la hét này sẽ không làm điếc người đang ở dưới nước: khi ngâm mình trong nước, các "nút" không khí sẽ lưu lại trong tai anh ta, điều này sẽ giúp anh ta tránh khỏi tình trạng quá tải âm thanh.

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

Hành vi của âm thanh ở biên giới giữa nước và không khí đã tạo ra lý do để tổ tiên chúng ta coi thế giới dưới nước là “thế giới của sự im lặng”. Do đó có thành ngữ: "Nó câm như một con cá." Tuy nhiên, ngay cả Leonardo da Vinci cũng đề xuất 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 nói.

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 va 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, chiếc còn lại - xuyên qua không khí.

Trái đất có khả năng dẫn âm tốt. Vì vậy, ngày xưa, trong một cuộc vây hãm, "người nghe" được đặt trong các bức tường của pháo đài, người này, bằng âm thanh do đất truyền đến, có thể xác định xem kẻ thù có đang đào tường hay không. , họ cũng theo sát cách 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 âm 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 sau đó chỉ nghe thấy tiếng sấm? 2. Điều gì quyết định tốc độ của âm thanh trong chất khí? 3. Tại sao một người đứng trên bờ sông không nghe thấy những âm thanh xảy ra dưới nước? 4. Tại sao những người “nghe” thời xưa theo dõi công cuộc đào đất của giặc thường làm mù mắt?

Nhiệm vụ thực nghiệm.Đặt đồng hồ vào một đầu của bảng (hoặc thước gỗ dài), áp tai vào đầu kia của đồng hồ. Bạn nghe thấy gì? Giải thích hiện tượng.

Khi hoàn thành nhiệm vụ 22 với một câu trả lời chi tiết, trước tiên hãy ghi lại số hiệu của nhiệm vụ, 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 bao gồm cả sự giải thích chi tiết, được kết nối logic với nó.

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

Đưa ra 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 ra tia nhiệt, mặt khác hấp thụ 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 của trà giảm cho đến khi nó trở nên bằng cường độ hấp thụ bức xạ nhiệt của 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 nó.

Lắp ráp một thiết lập thí nghiệm để nghiên cứu sự phụ thuộc của cường độ dòng điện trong một điện trở vào hiệu điện thế ở hai đầu của nó. Dùng nguồn dòng 4,5 V, vôn kế, ampe kế, chìa khóa, biến trở, các dây nối, điện trở có ký hiệu R 1.

Trên phiếu trả lời

1) vẽ mạch điện của thí nghiệm;

2) thiết lập với sự trợ giúp của một bộ lưu biến lần lượt là cường độ hiện tại c. mạch 0,4 A, 0,5 A và 0,6 A và đã đo trong mỗi trường hợp giá trị của hiệu điện thế ở hai đầu điện trở, hãy cho biết kết quả đo cường độ dòng điện và hiệu điện thế trong ba trường hợp dưới dạng bảng (hoặc đồ thị) ;

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

Đưa ra câu trả lời

1) Sơ đồ thiết lập thử nghiệm

2)

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

Nhiệm vụ 24 là một câu hỏi yêu cầu một câu trả lời bằng văn bản. Một câu trả lời hoàn chỉnh không chỉ bao gồm câu trả lời cho câu hỏi mà còn bao gồm cả sự giải thích chi tiết, được kết nối logic với nó.

Mô hình chiếc thuyền nổi trong lọ nước. Độ sâu ngâm (mớn nước) của con thuyền sẽ thay đổi (và nếu có, như thế nào) nếu nó được di chuyển từ Trái đất đến Mặt trăng? Giải thích câu trả lời.

Đưa ra 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 trọng lực. Độ sâu ngâm (mớn nước) của thuyền được xác định bằng cách thỏa mãn điều kiện: F tyazh = F vyt (1). Gia tốc rơi tự do trên Mặt Trăng nhỏ hơn trên Trái Đất. Nhưng vì cả hai lực đều tỷ lệ thuận với gia tốc rơi tự do nên cả hai lực F nặng và F vyt sẽ giảm cùng một số lần, và đẳng thức (1) sẽ không bị vi phạm.

Đối với nhiệm vụ 25-26, cần viết một lời giải hoàn chỉnh, bao gồm viết điều kiện ngắn gọn của bài toán (Cho trước), viết công thức, sử dụng công thức cần và đủ để giải bài toán, cũng như các phép biến đổi toán học và các phép tính dẫn đến một câu trả lời bằng số.

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 tương tác của các hạt của nó, nó sẽ không bị các chất khác truyền đi? Sẽ.

Truyền và tốc độ âm thanh trong các phương tiện khác nhau

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

Thật kỳ lạ, tốc độ truyền âm trong nước gần như gấp bốn lần trong không khí. Tức là cá nghe "nhanh" hơn chúng ta. Trong kim loại và thủy tinh, âm thanh truyền đi nhanh hơn. Điều này là do âm thanh là sự rung động của môi trường và sóng âm thanh truyền nhanh hơn trong môi trường có độ dẫn điện tốt hơn.

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

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

Vì âm thanh là dao động, nên tất cả các định luật và công thức về dao động và sóng đều có thể áp dụng tốt cho dao động âm thanh. Khi tính toán 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. Ở điều kiện thường, tốc độ âm thanh trong không khí là 340,344 m / s.

sóng âm

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

Thời thơ ấu, chắc hẳn ai cũng có thú vui bằng việc áp tai vào đường ray. Tiếng bánh xe lửa truyền dọc đường ray vài km. Để tạo ra hiệu ứng ngược của việc tiêu âm, các vật liệu mềm và xốp được sử dụng.

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