เมื่อเสียงผ่านจากน้ำสู่อากาศ เสียงในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน

เมื่อทำภารกิจที่ 22 ด้วยคำตอบโดยละเอียด ให้จดหมายเลขภารกิจก่อนแล้วจึงตอบ คำตอบที่สมบูรณ์ไม่ควรมีเพียงคำตอบสำหรับคำถามเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเหตุผลโดยละเอียดและเชื่อมโยงเชิงตรรกะด้วย

ชาร้อนหนึ่งแก้วถูกทิ้งไว้ในห้องขนาดใหญ่ที่เย็นสบาย เมื่อเวลาผ่านไป อุณหภูมิของชาจะเท่ากับอุณหภูมิของอากาศโดยรอบ ความเข้มของการแผ่รังสีความร้อนและการดูดกลืนความร้อนของชาเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร อธิบายคำตอบของคุณ

แสดงคำตอบ

ตัวอย่างคำตอบที่เป็นไปได้

ความเข้มของการแผ่รังสีความร้อนลดลง ความเข้มของการดูดซับความร้อนยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเลย

ในอีกด้านหนึ่ง ชาจะปล่อยรังสีความร้อน ในทางกลับกัน จะดูดซับรังสีความร้อนจากอากาศโดยรอบ ในขั้นแรก กระบวนการแผ่รังสีจะมีอิทธิพลเหนือกว่า และชาจะเย็นตัวลง เมื่ออุณหภูมิลดลง ความเข้มของรังสีความร้อนจากชาจะลดลงจนเท่ากับความเข้มของการดูดกลืนรังสีความร้อนจากอากาศภายในห้อง นอกจากนี้อุณหภูมิของชาก็ไม่เปลี่ยนแปลง

เมื่อทำงาน 23–26 ให้เสร็จ ให้จดหมายเลขงานก่อนแล้วจึงตอบ

ประกอบการตั้งค่าการทดลองเพื่อศึกษาการขึ้นต่อกันของกระแสไฟฟ้าในตัวต้านทานกับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายกระแสไฟฟ้า ใช้แหล่งกำเนิดกระแส 4.5 V, โวลต์มิเตอร์, แอมมิเตอร์, กุญแจ, ลิโน่, สายเชื่อมต่อ, ตัวต้านทานที่มีป้ายกำกับ R 1

ในรูปแบบคำตอบ

1) วาดแผนภาพทางไฟฟ้าของการทดลอง

2) ใช้ลิโน่เพื่อตั้งค่าความแรงของกระแสในทางกลับกัน วงจร 0.4 A, 0.5 A และ 0.6 A และการวัดค่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายตัวต้านทานในแต่ละกรณีระบุผลการวัดกระแสและแรงดันไฟฟ้าสามกรณีในรูปแบบของตาราง (หรือกราฟ)

3) กำหนดข้อสรุปเกี่ยวกับการพึ่งพากระแสไฟฟ้าในตัวต้านทานกับแรงดันไฟฟ้าที่ปลาย

แสดงคำตอบ

1) แผนผังการตั้งค่าการทดลอง

2)

3) ข้อสรุป: เมื่อกระแสไฟฟ้าในตัวนำเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ปลายตัวนำก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

ภารกิจที่ 24 เป็นคำถามที่ต้องตอบเป็นลายลักษณ์อักษร คำตอบที่สมบูรณ์ไม่ควรมีเพียงคำตอบสำหรับคำถามเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเหตุผลที่มีรายละเอียดและเชื่อมโยงกันด้วย

เรือจำลองลอยอยู่ในโอ่งน้ำ ความลึกใต้น้ำ (ตะกอน) ของเรือจะเปลี่ยนไปหรือไม่ (และหากมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร) หากเรือถูกย้ายจากโลกไปยังดวงจันทร์? อธิบายคำตอบของคุณ

แสดงคำตอบ

ตัวอย่างคำตอบที่เป็นไปได้

มันจะไม่เปลี่ยนแปลง

เรือจะจมอยู่ในน้ำจนกว่าแรงลอยตัวที่กระทำกับเรือจากน้ำจะสมดุลกับแรงโน้มถ่วง ความลึกของการจม (ร่าง) ของเรือถูกกำหนดโดยการปฏิบัติตามเงื่อนไข: F หนัก = F ออก (1) ความเร่งของแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์น้อยกว่าบนโลก แต่เนื่องจากแรงทั้งสองเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเร่งของการตกอย่างอิสระ ดังนั้นแรงทั้งสองแรง F หนัก และ F ต่อจะลดลงในจำนวนเท่าเดิม และความเท่าเทียมกัน (1) จะไม่ถูกละเมิด

สำหรับงาน 25–26 จำเป็นต้องเขียนวิธีแก้ปัญหาที่สมบูรณ์ซึ่งรวมถึงการเขียนเงื่อนไขโดยย่อของปัญหา (ที่กำหนด) การเขียนสูตรการใช้ที่จำเป็นและเพียงพอในการแก้ปัญหาตลอดจนการแปลงทางคณิตศาสตร์และ การคำนวณที่นำไปสู่คำตอบที่เป็นตัวเลข

เพื่อให้เสียงแพร่กระจายได้ จำเป็นต้องใช้ตัวกลางที่ยืดหยุ่น คลื่นเสียงไม่สามารถแพร่กระจายในสุญญากาศได้ เนื่องจากไม่มีอะไรสั่นสะเทือนในนั้น ซึ่งสามารถตรวจสอบได้ด้วยการทดลองง่ายๆ ถ้าเราวางกระดิ่งไฟฟ้าไว้ใต้กระดิ่งแก้ว แล้วพออากาศถูกสูบออกมาจากใต้กระดิ่ง เราก็จะพบว่าเสียงจากกระดิ่งนั้นอ่อนลงเรื่อยๆ จนหยุดสนิท

เสียงในก๊าซ- เป็นที่ทราบกันว่าในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองเราจะเห็นฟ้าแลบแวบแรกและหลังจากนั้นไม่นานเราก็ได้ยินเสียงฟ้าร้องดังกึกก้อง (รูปที่ 52) ความล่าช้านี้เกิดขึ้นเนื่องจากความเร็วของเสียงในอากาศน้อยกว่าความเร็วแสงที่มาจากฟ้าผ่ามาก

ความเร็วของเสียงในอากาศวัดครั้งแรกในปี 1636 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส M. Mersenne ที่อุณหภูมิ 20 °C จะเท่ากับ 343 เมตร/วินาที หรือ 1235 กม./ชม. โปรดทราบว่าตามค่านี้ความเร็วของกระสุนที่ยิงจากปืนกล Kalashnikov (PK) จะลดลงที่ระยะ 800 ม. ความเร็วเริ่มต้นของกระสุนคือ 825 m/s ซึ่งเกินกว่าความเร็วเสียงในอากาศอย่างมาก ดังนั้นผู้ที่ได้ยินเสียงปืนหรือเสียงนกหวีดของกระสุนก็ไม่ต้องกังวล เพราะกระสุนนี้ผ่านเขาไปแล้ว กระสุนพุ่งเร็วกว่าเสียงกระสุนนัดและไปถึงเหยื่อก่อนที่เสียงนั้นจะมาถึง

ความเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลาง: เมื่ออุณหภูมิอากาศเพิ่มขึ้นก็จะเพิ่มขึ้น และเมื่ออุณหภูมิอากาศลดลงก็จะลดลง ที่ 0 °C ความเร็วเสียงในอากาศคือ 331 m/s
เสียงเดินทางด้วยความเร็วต่างกันในก๊าซต่างกัน ยิ่งมวลของโมเลกุลของก๊าซมาก ความเร็วของเสียงในนั้นก็จะยิ่งลดลง ดังนั้น ที่อุณหภูมิ 0 °C ความเร็วของเสียงในไฮโดรเจนคือ 1284 เมตรต่อวินาที ในฮีเลียมคือ 965 เมตรต่อวินาที และในออกซิเจนคือ 316 เมตรต่อวินาที

เสียงในของเหลว- ความเร็วของเสียงในของเหลวมักจะมากกว่าความเร็วของเสียงในก๊าซ ความเร็วของเสียงในน้ำถูกวัดครั้งแรกในปี พ.ศ. 2369 โดย J. Colladon และ J. Sturm พวกเขาทำการทดลองที่ทะเลสาบเจนีวาในประเทศสวิตเซอร์แลนด์ (รูปที่ 53) บนเรือลำหนึ่งพวกเขาจุดไฟเผาดินปืนและในเวลาเดียวกันก็ตีระฆังลงไปในน้ำ เสียงระฆังนี้ใช้แตรพิเศษจุ่มลงไปในน้ำก็ถูกจับบนเรืออีกลำซึ่งอยู่ห่างจากเรือลำแรก 14 กม. ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาระหว่างแสงแฟลชและการมาถึงของสัญญาณเสียง ความเร็วของเสียงในน้ำจะถูกกำหนด ที่อุณหภูมิ 8 °C ความเร็วจะอยู่ที่ประมาณ 1,440 m/s

ที่ขอบเขตระหว่างสื่อสองชนิด ส่วนหนึ่งของคลื่นเสียงจะสะท้อน และส่วนหนึ่งเดินทางไกลออกไป เมื่อเสียงผ่านจากอากาศลงน้ำ พลังงานเสียง 99.9% จะถูกสะท้อนกลับ แต่ความดันในคลื่นเสียงที่ไหลลงน้ำนั้นมากกว่าเกือบ 2 เท่า ระบบการได้ยินของปลาตอบสนองต่อสิ่งนี้ได้อย่างแม่นยำ ตัวอย่างเช่น เสียงกรีดร้องและเสียงเหนือผิวน้ำเป็นวิธีที่แน่นอนที่จะทำให้สัตว์ทะเลหวาดกลัว คนที่พบว่าตัวเองอยู่ใต้น้ำจะไม่หูหนวกด้วยเสียงกรีดร้องเหล่านี้: เมื่อแช่อยู่ในน้ำ "ปลั๊ก" อากาศจะยังคงอยู่ในหูของเขาซึ่งจะช่วยเขาจากเสียงที่มากเกินไป

เมื่อเสียงผ่านจากน้ำสู่อากาศ พลังงาน 99.9% จะสะท้อนอีกครั้ง แต่ถ้าในระหว่างการเปลี่ยนจากอากาศสู่น้ำความดันเสียงเพิ่มขึ้น แต่ในทางกลับกันกลับลดลงอย่างรวดเร็ว ด้วยเหตุนี้เอง เสียงที่เกิดขึ้นใต้น้ำเมื่อหินก้อนหนึ่งกระทบอีกหินหนึ่งไม่สามารถไปถึงคนในอากาศได้

พฤติกรรมของเสียงบริเวณขอบเขตระหว่างน้ำและอากาศทำให้บรรพบุรุษของเรามีพื้นฐานในการพิจารณาว่าโลกใต้น้ำเป็น "โลกแห่งความเงียบ" จึงมีสำนวนว่า “ใบ้เหมือนปลา” อย่างไรก็ตาม เลโอนาร์โด ดาวินชี ยังแนะนำให้ฟังเสียงใต้น้ำโดยแนบหูของคุณไว้กับไม้พายที่หย่อนลงไปในน้ำ เมื่อใช้วิธีนี้ คุณจะแน่ใจได้ว่าปลาพูดได้จริงๆ

เสียงที่เป็นของแข็ง- ความเร็วของเสียงในของแข็งมากกว่าในของเหลวและก๊าซ หากคุณเอาหูแนบกับราง คุณจะได้ยินเสียงสองเสียงหลังจากกระแทกปลายอีกด้านของราง หนึ่งในนั้นจะเข้าถึงหูคุณโดยทางรถไฟ ส่วนอีกอันจะเข้าถึงหูของคุณทางอากาศ

โลกมีการนำเสียงที่ดี ดังนั้นในสมัยก่อนในระหว่างการปิดล้อม "ผู้ฟัง" จึงถูกวางไว้ในกำแพงป้อมปราการซึ่งด้วยเสียงที่ส่งมาจากพื้นดินสามารถระบุได้ว่าศัตรูกำลังเจาะเข้าไปในกำแพงหรือไม่โดยแนบหูไปที่ ภาคพื้นดิน พวกเขายังติดตามการเข้าใกล้ของทหารม้าของศัตรูด้วย

ของแข็งนำเสียงได้ดี ด้วยเหตุนี้ บางครั้งผู้ที่สูญเสียการได้ยินจึงสามารถเต้นไปกับดนตรีที่เข้าถึงประสาทการได้ยินได้ ไม่ใช่ผ่านอากาศและหูชั้นนอก แต่ผ่านพื้นและกระดูก

1. ทำไมในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง เราจึงเห็นฟ้าแลบก่อนแล้วจึงได้ยินฟ้าร้องเท่านั้น? 2. ความเร็วของเสียงในก๊าซขึ้นอยู่กับอะไร? 3. ทำไมคนที่ยืนอยู่ริมฝั่งแม่น้ำจึงไม่ได้ยินเสียงที่เกิดขึ้นใต้น้ำ? 4. เหตุใด “ผู้ฟัง” ซึ่งในสมัยโบราณคอยติดตามงานขุดค้นของศัตรูจึงมักทำให้คนตาบอด?

งานทดลอง.วางนาฬิกาข้อมือไว้ที่ปลายด้านหนึ่งของกระดาน (หรือไม้บรรทัดไม้ยาว) แล้วแนบหูไว้ที่ปลายอีกด้านหนึ่ง คุณได้ยินอะไร? อธิบายปรากฏการณ์.

เรารู้ว่าเสียงเดินทางผ่านอากาศ นั่นเป็นเหตุผลที่เราได้ยิน ไม่มีเสียงใดอยู่ในสุญญากาศ แต่ถ้าเสียงถูกส่งผ่านอากาศเนื่องจากปฏิกิริยาของอนุภาคของมัน มันจะไม่ถูกส่งผ่านสารอื่นด้วยหรือไม่? จะ.

การแพร่กระจายและความเร็วของเสียงในสื่อต่างๆ

เสียงไม่ได้ถูกส่งผ่านทางอากาศเท่านั้น ทุกคนคงรู้ดีว่าถ้าคุณแนบหูแนบผนัง คุณจะได้ยินการสนทนาในห้องถัดไป ในกรณีนี้เสียงจะถูกส่งผ่านผนัง เสียงเดินทางในน้ำและสื่ออื่นๆ นอกจากนี้ การแพร่กระจายของเสียงยังเกิดขึ้นแตกต่างกันไปในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ความเร็วของเสียงแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสาร

เป็นที่น่าแปลกใจว่าความเร็วของเสียงในน้ำนั้นสูงกว่าอากาศเกือบสี่เท่า นั่นคือปลาได้ยิน "เร็วกว่า" กว่าที่เราทำ ในโลหะและแก้ว เสียงเดินทางได้เร็วยิ่งขึ้น เนื่องจากเสียงเป็นการสั่นสะเทือนของตัวกลาง และคลื่นเสียงเดินทางเร็วกว่าในตัวกลางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่ดีกว่า

ความหนาแน่นและการนำไฟฟ้าของน้ำมากกว่าอากาศ แต่น้อยกว่าโลหะ ดังนั้นเสียงจึงถูกส่งผ่านแตกต่างกัน เมื่อเคลื่อนที่จากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง ความเร็วของเสียงจะเปลี่ยนไป

ความยาวของคลื่นเสียงก็เปลี่ยนไปเช่นกันเมื่อมันส่งผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่ง มีเพียงความถี่เท่านั้นที่ยังคงเหมือนเดิม แต่นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมเราจึงแยกแยะได้ว่าใครกำลังพูดอยู่แม้จะผ่านกำแพงก็ตาม

เพราะว่าเสียงนั้น ความผันผวนจากนั้นกฎและสูตรทั้งหมดสำหรับการสั่นสะเทือนและ คลื่นใช้ได้กับ การสั่นสะเทือนของเสียง- เมื่อคำนวณความเร็วของเสียงในอากาศควรคำนึงด้วยว่าความเร็วนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของการแพร่กระจายของเสียงจะเพิ่มขึ้น ภายใต้สภาวะปกติ ความเร็วเสียงในอากาศคือ 340,344 เมตร/วินาที

คลื่นเสียง

คลื่นเสียง ดังที่ทราบกันดีในวิชาฟิสิกส์ แพร่กระจายในสื่อยืดหยุ่น นี่คือสาเหตุที่เสียงถูกส่งผ่านโลกได้ดี เมื่อวางหูลงกับพื้น คุณจะได้ยินเสียงฝีเท้า เสียงกีบกระทบ และอื่นๆ จากระยะไกล

เมื่อเป็นเด็ก ทุกคนคงสนุกกับการแนบหูแนบไปกับรางรถไฟ เสียงล้อรถไฟถ่ายทอดไปตามรางเป็นระยะทางหลายกิโลเมตร เพื่อสร้างเอฟเฟกต์การดูดซับเสียงแบบย้อนกลับ จะใช้วัสดุที่อ่อนนุ่มและมีรูพรุน

ตัวอย่างเช่น เพื่อปกป้องห้องจากเสียงภายนอก หรือในทางกลับกัน เพื่อป้องกันไม่ให้เสียงเล็ดลอดออกจากห้องออกไปด้านนอก ห้องจึงได้รับการบำบัดและกันเสียง ผนัง พื้น และเพดานปูด้วยวัสดุพิเศษที่ทำจากโฟมโพลีเมอร์ ในเบาะดังกล่าวเสียงทั้งหมดก็หายไปอย่างรวดเร็ว