Когато звукът преминава от въздуха към водата. Звук в различни среди

Когато изпълнявате задача 22 с подробен отговор, първо запишете номера на задачата и след това отговора към нея. Пълният отговор трябва да включва не само отговора на въпроса, но и неговата подробна, логически свързана обосновка.

Чаша горещ чай беше оставена в голяма, хладна стая. С течение на времето температурата на чая се изравни с температурата на околния въздух. Как се промениха интензитетите на топлинното излъчване и топлинната абсорбция на чая? Обяснете отговора си.

Покажи отговора

Примерен възможен отговор

Интензивността на топлинното излъчване намалява, интензивността на топлинното поглъщане остава практически непроменена.

Чаят, от една страна, излъчва топлинни лъчи, от друга страна, абсорбира топлинното излъчване от околния въздух. Първоначално преобладава радиационният процес и чаят се охлажда. С понижаването на температурата интензитетът на топлинното излъчване от чая намалява, докато се изравни с интензитета на поглъщане на топлинното излъчване от въздуха в помещението. Освен това температурата на чая не се променя.

Когато изпълнявате задачи 23–26, запишете първо номера на задачата и след това отговора към нея.

Сглобете експериментална постановка, за да изследвате зависимостта на електрическия ток в резистор от напрежението в неговите краища. Използвайте източник на ток 4,5 V, волтметър, амперметър, ключ, реостат, свързващи проводници, резистор с надпис R 1.

Във формата за отговор

1) начертайте електрическа схема на експеримента;

2) с помощта на реостат за задаване на силата на тока на свой ред. вериги 0,4 A, 0,5 A и 0,6 A и измервайки във всеки случай стойността на електрическото напрежение в краищата на резистора, посочете резултатите от измерването на тока и напрежението за три случая под формата на таблица (или графика);

3) формулирайте заключение за зависимостта на електрическия ток в резистора от напрежението в неговите краища.

Покажи отговора

1) Схема на експерименталната постановка

2)

3) Заключение: с увеличаване на тока в проводника напрежението, възникващо в краищата на проводника, също се увеличава.

Задача 24 е въпрос, който изисква писмен отговор. Пълният отговор трябва да включва не само отговора на въпроса, но и неговата подробна, логически свързана обосновка.

Модел на лодка плува в буркан с вода. Ще се промени ли дълбочината на потапяне (утайката) на лодка (и ако се промени, как), ако тя бъде преместена от Земята на Луната? Обяснете отговора си.

Покажи отговора

Примерен възможен отговор

Няма да се промени.

Лодката се потапя във водата, докато плаващата сила, действаща върху лодката от водата, балансира силата на гравитацията. Дълбочината на потапяне (газене) на лодката се определя чрез изпълнение на условието: F тежък = F out (1). Ускорението на гравитацията на Луната е по-малко, отколкото на Земята. Но тъй като и двете сили са право пропорционални на ускорението на свободното падане, тогава и двете сили F тежка и F ext ще намалеят еднакъв брой пъти и равенството (1) няма да бъде нарушено.

За задачи 25–26 е необходимо да се напише пълно решение, което включва писане на кратко условие на задачата (Дадено), писане на формули, чието използване е необходимо и достатъчно за решаване на задачата, както и математически трансформации и изчисления, водещи до числен отговор.

Знаем, че звукът се разпространява във въздуха. Ето защо можем да чуем. Никакви звуци не могат да съществуват във вакуум. Но ако звукът се предава през въздуха, поради взаимодействието на неговите частици, няма ли да се предава от други вещества? Уил.

Разпространение и скорост на звука в различни среди

Звукът не се предава само по въздуха. Вероятно всеки знае, че ако допрете ухото си до стената, можете да чуете разговори в съседната стая. В този случай звукът се предава от стената. Звуците се разпространяват във вода и други медии. Освен това разпространението на звука се случва по различен начин в различните среди. Скоростта на звука варирав зависимост от веществото.

Любопитно е, че скоростта на звука във вода е почти четири пъти по-висока от тази във въздуха. Тоест рибите чуват „по-бързо“ от нас. В металите и стъклото звукът се разпространява още по-бързо. Това е така, защото звукът е вибрация на среда и звуковите вълни се разпространяват по-бързо в по-добре проводяща среда.

Плътността и проводимостта на водата е по-голяма от тази на въздуха, но по-малка от тази на метала. Съответно звукът се предава по различен начин. При преминаване от една среда в друга скоростта на звука се променя.

Дължината на звуковата вълна също се променя, когато преминава от една среда в друга. Само честотата му остава същата. Но точно затова можем да различим кой точно говори дори през стените.

Тъй като звукът е вибрации, всички закони и формули за вибрации и вълни са добре приложими към звуковите вибрации. При изчисляване на скоростта на звука във въздуха трябва също да се има предвид, че тази скорост зависи от температурата на въздуха. С повишаване на температурата скоростта на разпространение на звука се увеличава. При нормални условия скоростта на звука във въздуха е 340 344 m/s.

Звукови вълни

Звуковите вълни, както е известно от физиката, се разпространяват в еластични среди. Ето защо звуците се предават добре от земята. Като поставите ухото си на земята, можете да чуете звук от стъпки, тропот на копита и т.н.

Като дете вероятно всеки се е забавлявал, като е допрял ухо до релсите. Звукът от колелата на влака се предава по релсите на няколко километра. За да се създаде обратен звукопоглъщащ ефект, се използват меки и порести материали.

Например, за да се предпази стаята от външни звуци или, обратно, да се предотврати излизането на звуци от стаята навън, стаята се обработва и звукоизолира. Стените, подът и таванът са тапицирани със специални материали на основата на разпенени полимери. В такава тапицерия всички звуци изчезват много бързо.

За да се разпространява звукът, е необходима еластична среда. Звуковите вълни не могат да се разпространяват във вакуум, тъй като там няма какво да вибрира. Това може да се провери чрез прост експеримент. Ако поставим електрическа камбана под стъклена камбана, тогава, когато въздухът се изпомпва изпод камбаната, ще открием, че звукът от камбаната ще става все по-слаб и по-слаб, докато спре напълно.

Звук в газове. Известно е, че по време на гръмотевична буря първо виждаме светкавица и едва след известно време чуваме тътен на гръмотевици (фиг. 52). Това забавяне възниква, защото скоростта на звука във въздуха е много по-малка от скоростта на светлината, идваща от мълния.

Скоростта на звука във въздуха е измерена за първи път през 1636 г. от френския учен М. Мерсен. При температура 20 °C тя е равна на 343 m/s, т.е. 1235 km/h. Обърнете внимание, че именно до тази стойност скоростта на куршума, изстрелян от картечница Калашников (ПК), намалява на разстояние 800 m. Началната скорост на куршума е 825 m/s, което значително надвишава скоростта на звука във въздуха. Следователно човек, който чуе звука на изстрел или изсвирването на куршум, не трябва да се тревожи: този куршум вече го е подминал. Куршумът изпреварва звука на изстрела и достига жертвата си преди звукът да пристигне.

Скоростта на звука зависи от температурата на средата: с повишаване на температурата на въздуха се увеличава, а с понижаване намалява. При 0 °C скоростта на звука във въздуха е 331 m/s.
Звукът се разпространява с различни скорости в различните газове. Колкото по-голяма е масата на газовите молекули, толкова по-ниска е скоростта на звука в него. Така при температура 0 °C скоростта на звука във водорода е 1284 m/s, в хелия - 965 m/s, а в кислорода - 316 m/s.

Звук в течности. Скоростта на звука в течностите обикновено е по-голяма от скоростта на звука в газовете. Скоростта на звука във вода е измерена за първи път през 1826 г. от J. Colladon и J. Sturm. Те проведоха своите експерименти на Женевското езеро в Швейцария (фиг. 53). На една лодка запалиха барут и в същото време удариха камбана, спусната във водата. Звукът на тази камбана, с помощта на специален клаксон, също спуснат във водата, беше уловен на друга лодка, която се намираше на разстояние 14 км от първата. Въз основа на интервала от време между светкавицата и пристигането на звуковия сигнал е определена скоростта на звука във водата. При температура от 8 °C тя се оказа приблизително 1440 m/s.

На границата между две различни среди част от звуковата вълна се отразява, а част се движи по-нататък. Когато звукът преминава от въздух във вода, 99,9% от звуковата енергия се отразява обратно, но налягането в звуковата вълна, преминаваща във водата, е почти 2 пъти по-голямо. Слуховият апарат на рибите реагира точно на това. Ето защо, например, писъците и шумовете над повърхността на водата са сигурен начин да изплашите морските обитатели. Човек, който се окаже под вода, няма да оглуши от тези писъци: когато се потопи във вода, в ушите му ще останат въздушни „тапи“, което ще го спаси от звуково претоварване.

Когато звукът преминава от водата във въздуха, 99,9% от енергията се отразява отново. Но ако по време на прехода от въздух към вода звуковото налягане се е увеличило, сега, напротив, то рязко намалява. Именно поради тази причина например звукът, който се получава под водата при удара на един камък в друг, не достига до човек във въздуха.

Това поведение на звука на границата между водата и въздуха е дало основание на нашите предци да смятат подводния свят за „свят на тишината“. Оттук и изразът: „Ням като риба“. Въпреки това Леонардо да Винчи също предложи да слушате подводни звуци, като поставите ухото си на гребло, спуснато във водата. Използвайки този метод, можете да се уверите, че рибите всъщност са доста приказливи.

Звук в твърди тела. Скоростта на звука в твърди тела е по-голяма, отколкото в течности и газове. Ако допрете ухото си до релсата, ще чуете два звука, след като ударите другия край на релсата. Единият ще стигне до ухото ви по железопътен транспорт, другият по въздух.

Земята има добра звукопроводимост. Затова в стари времена по време на обсада в крепостните стени са били поставяни „слушатели“, които по звука, предаван от земята, са можели да определят дали врагът се вкопава в стените или не земя, те също наблюдаваха приближаването на вражеската кавалерия.

Твърдите вещества провеждат добре звука. Благодарение на това хората, които са загубили слуха си, понякога могат да танцуват на музика, която достига до слуховите им нерви не през въздуха и външното ухо, а през пода и костите.

1. Защо по време на гръмотевична буря първо виждаме светкавица и едва след това чуваме гръмотевици? 2. От какво зависи скоростта на звука в газовете? 3. Защо човек, стоящ на брега на реката, не чува звуци, възникващи под водата? 4. Защо „чуващите“, които в древни времена са наблюдавали разкопките на врага, често са били слепи хора?

Експериментална задача.Поставете ръчния си часовник в единия край на дъската (или дълга дървена линийка) и поставете ухото си в другия край. какво чуваш Обяснете явлението.