نحن نعلم أن الصوت ينتقل عبر الهواء. لهذا السبب يمكننا أن نسمع. لا يمكن لأي صوت أن يوجد في الفراغ. ولكن إذا كان الصوت ينتقل عبر الهواء بسبب تفاعل جزيئاته، أفلا ينتقل أيضاً عن طريق مواد أخرى؟ سوف.
انتشار وسرعة الصوت في الوسائط المختلفة
لا ينتقل الصوت إلا عن طريق الهواء. ربما يعلم الجميع أنه إذا وضعت أذنك على الحائط، فيمكنك سماع المحادثات في الغرفة المجاورة. في هذه الحالة، يتم نقل الصوت عن طريق الجدار. تنتقل الأصوات في الماء والوسائط الأخرى. علاوة على ذلك، فإن انتشار الصوت يحدث بشكل مختلف في بيئات مختلفة. وتختلف سرعة الصوتاعتمادا على المادة.
ومن الغريب أن سرعة الصوت في الماء أعلى بأربع مرات تقريبًا من الهواء. أي أن الأسماك تسمع "أسرع" مما نفعل. وفي المعادن والزجاج، ينتقل الصوت بشكل أسرع. وذلك لأن الصوت عبارة عن اهتزاز لوسط ما، وتنتقل الموجات الصوتية بشكل أسرع في الوسائط الموصلة بشكل أفضل.
كثافة الماء وموصليته أكبر من كثافة الهواء، ولكنها أقل من كثافة المعدن. وفقا لذلك، ينتقل الصوت بشكل مختلف. عند الانتقال من وسط إلى آخر، تتغير سرعة الصوت.
ويتغير طول الموجة الصوتية أيضًا أثناء انتقالها من وسط إلى آخر. فقط تردده يبقى كما هو. ولكن هذا هو بالضبط السبب وراء قدرتنا على تمييز من يتحدث بالضبط حتى من خلال الجدران.
وبما أن الصوت عبارة عن اهتزازات، فإن جميع القوانين والصيغ الخاصة بالاهتزازات والموجات قابلة للتطبيق جيدًا على اهتزازات الصوت. عند حساب سرعة الصوت في الهواء، ينبغي أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن هذه السرعة تعتمد على درجة حرارة الهواء. مع زيادة درجة الحرارة، تزداد سرعة انتشار الصوت. في الظروف العادية، تبلغ سرعة الصوت في الهواء 340,344 م/ث.
موجات صوتية
تنتشر الموجات الصوتية، كما هو معروف في الفيزياء، في الأوساط المرنة. هذا هو السبب في أن الأصوات تنتقل بشكل جيد عن طريق الأرض. ومن خلال وضع أذنك على الأرض، يمكنك سماع صوت الخطى وقعقعة الحوافر وما إلى ذلك من بعيد.
عندما كان طفلاً، ربما كان الجميع يستمتعون بوضع آذانهم على القضبان. ينتقل صوت عجلات القطار على طول القضبان لعدة كيلومترات. لإنشاء تأثير امتصاص الصوت العكسي، يتم استخدام مواد ناعمة ومسامية.
على سبيل المثال، من أجل حماية الغرفة من الأصوات الدخيلة، أو على العكس من ذلك، لمنع الأصوات من الهروب من الغرفة إلى الخارج، يتم معالجة الغرفة وعازلة للصوت. الجدران والأرضية والسقف مغطاة بمواد خاصة تعتمد على البوليمرات الرغوية. في مثل هذه التنجيد تتلاشى جميع الأصوات بسرعة كبيرة.
لكي ينتشر الصوت، يلزم وجود وسط مرن. لا يمكن للموجات الصوتية أن تنتشر في الفراغ، لأنه لا يوجد شيء يهتز هناك، ويمكن التحقق من ذلك من خلال تجربة بسيطة. فإذا وضعنا جرساً كهربائياً تحت الجرس الزجاجي، فمع ضخ الهواء من تحت الجرس سنجد أن الصوت الصادر من الجرس سوف يضعف أكثر فأكثر حتى يتوقف تماماً.
الصوت في الغازات. من المعروف أنه أثناء العاصفة الرعدية نرى أولاً وميضًا من البرق وبعد مرور بعض الوقت فقط نسمع قعقعة الرعد (الشكل 52). ويحدث هذا التأخير لأن سرعة الصوت في الهواء أقل بكثير من سرعة الضوء القادم من البرق.
تم قياس سرعة الصوت في الهواء لأول مرة عام 1636 على يد العالم الفرنسي م. ميرسين. عند درجة حرارة 20 درجة مئوية تساوي 343 م/ث، أي 1235 كم/ساعة. لاحظ أنه عند هذه القيمة تنخفض سرعة الرصاصة الصادرة من مدفع رشاش كلاشينكوف (PK) على مسافة 800 متر. السرعة الأولية للرصاصة هي 825 م/ث، وهو ما يتجاوز بشكل كبير سرعة الصوت في الهواء. ولذلك فإن من يسمع صوت رصاصة أو صفير رصاصة لا داعي للقلق: فهذه الرصاصة قد تجاوزته بالفعل. الرصاصة تتجاوز صوت الطلقة وتصل إلى ضحيتها قبل وصول الصوت.
تعتمد سرعة الصوت على درجة حرارة الوسط: مع زيادة درجة حرارة الهواء تزداد، ومع انخفاض درجة حرارة الهواء تنخفض. عند 0 درجة مئوية، تكون سرعة الصوت في الهواء 331 م/ث.
ينتقل الصوت بسرعات مختلفة في الغازات المختلفة. كلما زادت كتلة جزيئات الغاز، قلت سرعة الصوت فيها. وهكذا، عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، تبلغ سرعة الصوت في الهيدروجين 1284 م/ث، وفي الهيليوم - 965 م/ث، وفي الأكسجين - 316 م/ث.
الصوت في السوائل. عادة ما تكون سرعة الصوت في السوائل أكبر من سرعة الصوت في الغازات. تم قياس سرعة الصوت في الماء لأول مرة في عام 1826 بواسطة ج. كولادون وج. شتورم. لقد أجروا تجاربهم على بحيرة جنيف في سويسرا (الشكل 53). على أحد القوارب أشعلوا النار في البارود وفي نفس الوقت ضربوا جرسًا تم إنزاله في الماء. تم التقاط صوت هذا الجرس، باستخدام قرن خاص، تم إنزاله أيضًا في الماء، على متن قارب آخر كان على مسافة 14 كم من الأول. وبناء على الفاصل الزمني بين وميض الضوء ووصول الإشارة الصوتية، تم تحديد سرعة الصوت في الماء. عند درجة حرارة 8 درجات مئوية، كانت السرعة حوالي 1440 م/ث. 
عند الحدود بين وسطين مختلفين، ينعكس جزء من الموجة الصوتية، وينتقل الجزء الآخر لمسافة أبعد. عندما ينتقل الصوت من الهواء إلى الماء، ينعكس 99.9% من الطاقة الصوتية مرة أخرى، لكن الضغط في الموجة الصوتية المنقولة إلى الماء يكون أكبر مرتين تقريبًا. يتفاعل نظام السمع للأسماك بدقة مع هذا. لذلك، على سبيل المثال، الصراخ والضوضاء فوق سطح الماء هي وسيلة مؤكدة لتخويف الحياة البحرية. الشخص الذي يجد نفسه تحت الماء لن يصم الآذان من هذه الصراخ: عند غمره في الماء، ستبقى "سدادات" الهواء في أذنيه، مما سيوفر له من التحميل الزائد للصوت.
عندما ينتقل الصوت من الماء إلى الهواء، ينعكس 99.9% من الطاقة مرة أخرى. ولكن إذا زاد ضغط الصوت أثناء الانتقال من الهواء إلى الماء، فهو الآن، على العكس من ذلك، يتناقص بشكل حاد. ولهذا السبب، على سبيل المثال، فإن الصوت الذي يحدث تحت الماء عندما يضرب حجر آخر لا يصل إلى الإنسان في الهواء.
هذا السلوك للصوت عند الحد الفاصل بين الماء والهواء أعطى أسلافنا الأساس لاعتبار العالم تحت الماء "عالم الصمت". ومن هنا جاء التعبير: "أخرس كالسمكة". ومع ذلك، اقترح ليوناردو دافنشي أيضًا الاستماع إلى الأصوات تحت الماء عن طريق وضع أذنك على مجذاف مغمور في الماء. باستخدام هذه الطريقة، يمكنك التأكد من أن الأسماك ثرثارة بالفعل.
الصوت في المواد الصلبة. سرعة الصوت في المواد الصلبة أكبر منها في السوائل والغازات. إذا وضعت أذنك على السكة، فسوف تسمع صوتين بعد الاصطدام بالطرف الآخر من السكة. واحد منهم سوف يصل إلى أذنك عن طريق السكك الحديدية، والآخر عن طريق الجو.
الأرض لديها الموصلية الصوتية الجيدة. لذلك، في الأيام الخوالي، أثناء الحصار، تم وضع "مستمعين" في جدران القلعة، والذين يمكنهم، من خلال الصوت الذي تنتقله الأرض، تحديد ما إذا كان العدو يحفر في الجدران أم لا، وذلك بوضع آذانهم على على الأرض، كما قاموا بمراقبة اقتراب فرسان العدو.
المواد الصلبة توصل الصوت بشكل جيد. وبفضل هذا، يتمكن الأشخاص الذين فقدوا السمع أحيانًا من الرقص على أنغام الموسيقى التي تصل إلى أعصابهم السمعية، ليس من خلال الهواء والأذن الخارجية، بل من خلال الأرض والعظام.
1. لماذا أثناء العاصفة الرعدية نرى البرق أولاً ثم نسمع الرعد؟ 2. على ماذا تعتمد سرعة الصوت في الغازات؟ 3. لماذا لا يسمع الشخص الواقف على ضفة النهر الأصوات الصادرة تحت الماء؟ 4. لماذا كان "السامعون" الذين كانوا في العصور القديمة يراقبون أعمال التنقيب التي يقوم بها العدو في كثير من الأحيان عميان؟
مهمة تجريبية.ضع ساعة يدك على أحد طرفي اللوحة (أو مسطرة خشبية طويلة) ثم ضع أذنك على الطرف الآخر. ماذا تسمع؟ اشرح هذه الظاهرة.
عند إكمال المهمة 22 بإجابة مفصلة، قم أولاً بتدوين رقم المهمة ثم الإجابة عليها. يجب أن تتضمن الإجابة الكاملة ليس فقط إجابة السؤال، ولكن أيضًا الأساس المنطقي المفصل والمترابط منطقيًا.
تم ترك كوب من الشاي الساخن في غرفة كبيرة وباردة. مع مرور الوقت، أصبحت درجة حرارة الشاي مساوية لدرجة حرارة الهواء المحيط. كيف تغيرت شدة الإشعاع الحراري والامتصاص الحراري للشاي؟ اشرح اجابتك.
اظهر الاجابة
عينة من الإجابة المحتملة
انخفضت شدة الإشعاع الحراري، وظلت شدة الامتصاص الحراري دون تغيير تقريبا.
فالشاي، من ناحية، يصدر أشعة حرارية، ومن ناحية أخرى، يمتص الإشعاع الحراري من الهواء المحيط. في البداية، تسود عملية الإشعاع ويبرد الشاي. ومع انخفاض درجة الحرارة، تقل شدة الإشعاع الحراري الصادر عن الشاي حتى تساوي شدة امتصاص الإشعاع الحراري من هواء الغرفة. علاوة على ذلك، لا تتغير درجة حرارة الشاي.
عند إكمال المهام 23-26، اكتب رقم المهمة أولاً ثم الإجابة عليها.
قم بتجميع إعداد تجريبي لدراسة اعتماد التيار الكهربائي في المقاوم على الجهد عند طرفيه. استخدم مصدر تيار 4.5 فولت، الفولتميتر، مقياس التيار الكهربائي، المفتاح، المقاومة المتغيرة، أسلاك التوصيل، المقاوم المسمى R 1.
في نموذج الإجابة
1) رسم مخطط كهربائي للتجربة؛
2) استخدام مقاومة متغيرة لضبط القوة الحالية بدورها. الدوائر 0.4 أمبير و 0.5 أمبير و 0.6 أمبير وقياس في كل حالة قيمة الجهد الكهربائي عند نهايات المقاوم، تشير إلى نتائج قياس التيار والجهد لثلاث حالات على شكل جدول (أو رسم بياني)؛
3) صياغة استنتاج حول اعتماد التيار الكهربائي في المقاوم على الجهد عند طرفيه.
اظهر الاجابة
1) مخطط الإعداد التجريبي
2) 
3) الخلاصة: مع زيادة التيار في الموصل، يزداد الجهد الناشئ عند طرفي الموصل أيضًا.
المهمة 24 هي سؤال يتطلب إجابة مكتوبة. يجب أن تتضمن الإجابة الكاملة ليس فقط إجابة السؤال، ولكن أيضًا الأساس المنطقي المفصل والمترابط منطقيًا.
نموذج لقارب يطفو في وعاء من الماء. هل سيتغير عمق غمر (رواسب) القارب (وإذا تغير كيف) إذا انتقل من الأرض إلى القمر؟ اشرح اجابتك.
اظهر الاجابة
عينة من الإجابة المحتملة
لن تتغير.
يتم غمر القارب في الماء حتى تعمل قوة الطفو المؤثرة على القارب من الماء على موازنة قوة الجاذبية. يتم تحديد عمق الغمر (الغاطس) للقارب من خلال استيفاء الشرط: F ثقيل = F خارج (1). تسارع الجاذبية على القمر أقل منه على الأرض. ولكن بما أن كلتا القوتين تتناسبان بشكل مباشر مع تسارع السقوط الحر، فإن كلا القوتين F الثقيلة وF ext ستنخفضان بنفس العدد من المرات، ولن يتم انتهاك المساواة (1).
بالنسبة للمهام 25-26، من الضروري كتابة حل كامل، والذي يتضمن كتابة شرط مختصر للمشكلة (المعطى)، وكتابة الصيغ التي يكون استخدامها ضروريًا وكافيًا لحل المشكلة، بالإضافة إلى التحويلات الرياضية و الحسابات التي تؤدي إلى إجابة عددية.