Når lyden går fra vand til luft. Lyd i forskellige miljøer

Når du afslutter opgave 22 med et detaljeret svar, skal du først skrive opgavenummeret ned og derefter svaret på det. Et fuldstændigt svar bør omfatte ikke kun svaret på spørgsmålet, men også dets detaljerede, logisk forbundne begrundelse.

Et glas varm te blev efterladt i et stort, køligt rum. Med tiden blev teens temperatur lig med den omgivende lufts temperatur. Hvordan ændrede intensiteten af ​​termisk stråling og termisk absorption af te sig? Forklar dit svar.

Vis svar

Eksempel på et muligt svar

Intensiteten af ​​termisk stråling faldt, intensiteten af ​​termisk absorption forblev praktisk talt uændret.

Te udsender på den ene side varmestråler, på den anden side absorberer den varmestråling fra den omgivende luft. I starten dominerer strålingsprocessen, og teen afkøles. Når temperaturen falder, falder intensiteten af ​​termisk stråling fra te, indtil den svarer til intensiteten af ​​absorption af termisk stråling fra luften i rummet. Desuden ændres temperaturen af ​​teen ikke.

Når du udfører opgave 23–26, skal du først skrive opgavenummeret ned og derefter svaret på det.

Saml en forsøgsopstilling for at studere afhængigheden af ​​den elektriske strøm i en modstand af spændingen i dens ender. Brug en 4,5 V strømkilde, voltmeter, amperemeter, nøgle, rheostat, tilslutningsledninger, modstand mærket R 1.

I svarformularen

1) tegne et elektrisk diagram over eksperimentet;

2) brug af en reostat til at indstille strømstyrken på skift. kredsløb 0,4 A, 0,5 A og 0,6 A og måling i hvert tilfælde værdien af ​​den elektriske spænding ved enderne af modstanden, angiver resultaterne af måling af strøm og spænding for tre tilfælde i form af en tabel (eller graf);

3) formulere en konklusion om afhængigheden af ​​den elektriske strøm i modstanden af ​​spændingen i dens ender.

Vis svar

1) Skema over forsøgsopstillingen

2)

3) Konklusion: efterhånden som strømmen i lederen stiger, stiger spændingen, der opstår i enderne af lederen, også.

Opgave 24 er et spørgsmål, der kræver et skriftligt svar. Et fuldstændigt svar bør omfatte ikke kun svaret på spørgsmålet, men også dets detaljerede, logisk forbundne begrundelse.

En modelbåd flyder i en krukke med vand. Vil bådens nedsænkningsdybde (sediment) ændre sig (og hvis den ændrer sig, hvordan), hvis den flyttes fra Jorden til Månen? Forklar dit svar.

Vis svar

Eksempel på et muligt svar

Vil ikke ændre sig.

Båden nedsænkes i vandet, indtil den flydekraft, der virker på båden fra vandet, afbalancerer tyngdekraften. Bådens nedsænkningsdybde (dybgang) bestemmes ved at opfylde betingelsen: F tung = F ud (1). Tyngdeaccelerationen på Månen er mindre end på Jorden. Men da begge kræfter er direkte proportionale med accelerationen af ​​frit fald, så vil begge kræfter F tung og F ext falde med det samme antal gange, og lighed (1) vil ikke blive krænket.

For opgave 25–26 er det nødvendigt at skrive en komplet løsning, som omfatter at skrive en kort tilstand af problemet (Given), at skrive formler, hvis brug er nødvendig og tilstrækkelig til at løse problemet, samt matematiske transformationer og beregninger, der fører til et numerisk svar.

For at lyden kan forplante sig, kræves der et elastisk medium. Lydbølger kan ikke forplante sig i et vakuum, da der ikke er noget at vibrere der. Dette kan verificeres ved et simpelt eksperiment. Hvis vi placerer en elektrisk klokke under en glasklokke, så vil vi, efterhånden som luften pumpes ud under klokken, opdage, at lyden fra klokken bliver svagere og svagere, indtil den stopper helt.

Lyd i gasser. Man ved, at vi under et tordenvejr først ser et lyn, og først efter nogen tid hører vi tordenens bulder (fig. 52). Denne forsinkelse opstår, fordi lydens hastighed i luft er meget mindre end lysets hastighed fra lynet.

Lydens hastighed i luften blev første gang målt i 1636 af den franske videnskabsmand M. Mersenne. Ved en temperatur på 20 °C er det lig med 343 m/s, altså 1235 km/t. Bemærk, at det er til denne værdi, at hastigheden af ​​en kugle affyret fra et Kalashnikov maskingevær (PK) falder i en afstand på 800 m. Kuglens begyndelseshastighed er 825 m/s, hvilket væsentligt overstiger lydhastigheden i luften. Derfor behøver en person, der hører lyden af ​​et skud eller fløjten af ​​en kugle, ikke bekymre sig: denne kugle har allerede passeret ham. Kuglen løber over lyden af ​​skuddet og når sit offer, før lyden kommer.

Lydens hastighed afhænger af mediets temperatur: med stigende lufttemperatur stiger den, og med faldende lufttemperatur falder den. Ved 0 °C er lydens hastighed i luft 331 m/s.
Lyd bevæger sig med forskellige hastigheder i forskellige gasser. Jo større massen af ​​gasmolekyler er, jo lavere er lydens hastighed i den. Ved en temperatur på 0 °C er lydhastigheden i brint således 1284 m/s, i helium - 965 m/s og i oxygen - 316 m/s.

Lyd i væsker. Lydens hastighed i væsker er normalt større end lydens hastighed i gasser. Lydens hastighed i vand blev første gang målt i 1826 af J. Colladon og J. Sturm. De udførte deres eksperimenter på Genevesøen i Schweiz (fig. 53). På den ene båd satte de ild til krudt og slog samtidig en klokke ned i vandet. Lyden af ​​denne klokke, ved hjælp af et specielt horn, også sænket i vandet, blev fanget på en anden båd, som var placeret i en afstand af 14 km fra den første. Ud fra tidsintervallet mellem lysglimt og ankomsten af ​​lydsignalet blev lydens hastighed i vand bestemt. Ved en temperatur på 8 °C viste det sig at være cirka 1440 m/s.

Ved grænsen mellem to forskellige medier reflekteres en del af lydbølgen, og en del rejser videre. Når lyd går fra luft til vand, reflekteres 99,9 % af lydenergien tilbage, men trykket i lydbølgen, der passerer ind i vandet, er næsten 2 gange større. Høresystemet hos fisk reagerer netop på dette. Derfor er for eksempel skrig og støj over vandoverfladen en sikker måde at skræmme livet i havet væk. En person, der befinder sig under vand, vil ikke blive overdøvet af disse skrig: når de er nedsænket i vand, vil luftpropper forblive i hans ører, hvilket vil redde ham fra lydoverbelastning.

Når lyden går fra vand til luft, reflekteres 99,9 % af energien igen. Men hvis lydtrykket steg under overgangen fra luft til vand, falder det nu tværtimod kraftigt. Det er for eksempel af denne grund, at den lyd, der opstår under vand, når en sten rammer en anden, ikke når en person i luften.

Denne lydadfærd ved grænsen mellem vand og luft gav vores forfædre grundlaget for at betragte undervandsverdenen som en "verden af ​​stilhed." Deraf udtrykket: "Stum som en fisk." Leonardo da Vinci foreslog dog også at lytte til undervandslyde ved at lægge øret til en åre sænket ned i vandet. Ved hjælp af denne metode kan du sikre dig, at fiskene faktisk er ret snakkesalige.

Lyd i faste stoffer. Lydens hastighed i faste stoffer er større end i væsker og gasser. Hvis du lægger øret til skinnen, vil du høre to lyde efter at have ramt den anden ende af skinnen. En af dem vil nå dit øre med jernbane, den anden med fly.

Jorden har god lydledningsevne. Derfor blev der i gamle dage under en belejring placeret "lyttere" i fæstningsmurene, som ved lyden fra jorden kunne afgøre, om fjenden gravede sig ind i murene eller ej terræn overvågede de også fjendens kavaleri.

Faste stoffer leder lyd godt. Takket være dette er mennesker, der har mistet deres hørelse, nogle gange i stand til at danse til musik, der når deres hørenerver ikke gennem luften og det ydre øre, men gennem gulvet og knoglerne.

1. Hvorfor ser vi under et tordenvejr først lyn og først derefter hører vi torden? 2. Hvad afhænger lydens hastighed i gasser af? 3. Hvorfor hører en person, der står på flodbredden, ikke lyde, der opstår under vand? 4. Hvorfor var de "hørere", der i oldtiden overvågede fjendens udgravningsarbejde, ofte blinde?

Eksperimentel opgave. Placer dit armbåndsur på den ene ende af et bræt (eller en lang trælineal), og placer dit øre i den anden ende. Hvad hører du? Forklar fænomenet.

Vi ved, at lyd rejser gennem luften. Derfor kan vi høre. Ingen lyde kan eksistere i et vakuum. Men hvis lyd transmitteres gennem luften, på grund af dens partiklers vekselvirkning, vil den så ikke også blive transmitteret af andre stoffer? Vilje.

Udbredelse og lydhastighed i forskellige medier

Lyd overføres ikke kun med luft. Sandsynligvis ved alle, at hvis man lægger øret til væggen, kan man høre samtaler i naborummet. I dette tilfælde overføres lyden af ​​væggen. Lyde rejser i vand og andre medier. Desuden forekommer lydudbredelse forskelligt i forskellige miljøer. Lydens hastighed varierer afhængig af stoffet.

Det er mærkeligt, at lydens udbredelseshastighed i vand er næsten fire gange højere end i luft. Det vil sige, at fisk hører "hurtigere", end vi gør. I metaller og glas rejser lyden endnu hurtigere. Dette skyldes, at lyd er en vibration af et medium, og lydbølger bevæger sig hurtigere i bedre ledende medier.

Vandtætheden og ledningsevnen er større end luftens, men mindre end metals. Derfor transmitteres lyd anderledes. Når man bevæger sig fra et medie til et andet, ændres lydens hastighed.

Længden af ​​en lydbølge ændres også, når den passerer fra et medie til et andet. Kun dens frekvens forbliver den samme. Men det er netop derfor, vi kan skelne, hvem der præcist taler selv gennem vægge.

Fordi lyden er udsving, så alle lovene og formlerne for vibrationer og bølger vel anvendelig til lydvibrationer. Ved beregning af lydens hastighed i luft skal det også tages i betragtning, at denne hastighed afhænger af lufttemperaturen. Når temperaturen stiger, øges lydens hastighed. Under normale forhold er lydens hastighed i luft 340.344 m/s.

Lydbølger

Lydbølger, som det er kendt fra fysikken, forplanter sig i elastiske medier. Det er derfor, lyde overføres godt af jorden. Ved at placere øret mod jorden kan du høre lyden af ​​fodtrin, klaprende hove og så videre på afstand.

Som barn havde alle sikkert det sjovt med at lægge øret til skinnerne. Lyden af ​​toghjul transmitteres langs skinnerne i flere kilometer. For at skabe den omvendte lydabsorberende effekt anvendes bløde og porøse materialer.

For at beskytte et rum mod uvedkommende lyde, eller omvendt for at forhindre lyde i at slippe ud fra rummet til det fri, behandles og lydisoleres rummet. Vægge, gulv og loft er dækket af specielle materialer baseret på opskummede polymerer. I sådan polstring forsvinder alle lyde meget hurtigt.