Chúng ta biết rằng âm thanh truyền qua 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 được truyền qua không khí, do sự tương tác giữa các hạt của nó, liệu nó có được truyền qua các chất khác không? Sẽ.
Sự lan truyền và tốc độ âm thanh trong các phương tiện khác nhau
Âm thanh không chỉ được truyền bằng không khí. Chắc hẳn ai cũng biết nếu áp tai vào tường có thể nghe thấy tiếng trò chuyện ở phòng bên cạnh. Trong trường hợp này, âm thanh được truyền qua tường. Âm thanh truyền đi trong nước và các phương tiện khác. Hơn nữa, sự lan truyền âm thanh xảy ra khác nhau trong các môi trường khác nhau. Tốc độ âm thanh thay đổi tùy theo chất.
Điều gây tò mò là tốc độ âm thanh trong nước cao hơn gần bốn lần so với trong không khí. Tức là cá nghe “nhanh hơn” chúng ta. Trong kim loại và thủy tinh, âm thanh thậm chí còn truyền nhanh hơn. Điều này là do âm thanh là sự dao động của môi trường và sóng âm truyền đi nhanh hơn trong môi trường dẫn điện tốt hơn.
Mật độ và độ dẫn điện của nước lớn hơn không khí nhưng nhỏ hơn kim loại. Theo đó, âm thanh được truyền đi khác nhau. Khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác, tốc độ âm thanh thay đổi.
Độ dài của sóng âm cũng thay đổi khi truyền từ môi trường này sang môi trường khác. Chỉ có tần số của nó là không đổi. Nhưng đây chính xác là lý do tại sao chúng ta có thể phân biệt chính xác ai đang nói ngay cả khi xuyên qua các bức tường.
Vì âm thanh là sự dao động nên mọi định luật và công thức về dao động và sóng đều có thể áp dụng tốt cho dao động âm thanh. Khi tính tốc độ âm thanh trong không khí cũng cần lưu ý rằng tốc độ này phụ thuộc vào nhiệt độ không khí. Khi nhiệt độ tăng, tốc độ truyền âm tăng. Trong điều kiện bình thường, tốc độ truyền âm trong không khí là 340.344 m/s.
Sóng âm
Sóng âm, như đã biết trong vật lý, lan truyền trong môi trường đàn hồi. Đây là lý do tại sao âm thanh được trái đất truyền đi tốt. Bằng cách áp tai xuống đất, bạn có thể nghe thấy tiếng bước chân, tiếng móng guốc lạch cạch, v.v. từ xa.
Khi còn nhỏ, có lẽ mọi người đều vui vẻ áp tai vào đường ray. Âm thanh của bánh xe lửa được truyền dọc theo đường ray vài km. Để tạo hiệu ứng hấp thụ âm thanh ngược, vật liệu mềm và xốp được sử dụng.
Ví dụ, để bảo vệ căn phòng khỏi những âm thanh bên ngoài, hoặc ngược lại, để ngăn âm thanh thoát từ phòng ra bên ngoài, căn phòng được xử lý và cách âm. Các bức tường, sàn và trần nhà được phủ bằng vật liệu đặc biệt làm từ polyme xốp. Trong bọc như vậy tất cả các âm thanh biến mất rất nhanh.
Để truyền âm thanh cần có môi trường đàn hồi. Sóng âm không thể truyền trong chân không, vì ở đó không có gì dao động. Điều này có thể được chứng minh bằng thí nghiệm đơn giản. Nếu chúng ta đặt một chiếc chuông điện dưới một chiếc chuông thủy tinh, thì khi không khí được bơm ra từ dưới chiếc chuông, chúng ta sẽ thấy âm thanh phát ra từ chiếc chuông sẽ ngày càng yếu đi cho đến khi nó tắt hẳn.
Âm thanh trong chất khí. Được biết, trong cơn giông, lần đầu tiên chúng ta nhìn thấy tia sét và chỉ sau một thời gian chúng ta mới nghe thấy tiếng sấm rền (Hình 52). Sự 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 đo lần đầu tiên vào năm 1636 bởi nhà khoa học người Pháp M. Mersenne. Ở nhiệt độ 20 °C, nó bằng 343 m/s, tức là 1235 km/h. Lưu ý rằng chính với giá trị này, tốc độ của viên đạn bắn ra từ súng máy Kalashnikov (PK) giảm ở khoảng cách 800 m. Tốc độ ban đầu của viên đạn là 825 m/s, vượt xa đáng kể tốc độ âm thanh trong không khí. Vì vậy, người nghe thấy tiếng súng hoặc tiếng còi của đạn không cần lo lắng: viên đạn này đã bay qua người đó rồi. Viên đạn vượt xa âm thanh của phát bắn và chạm tới nạn nhân trước khi âm thanh phát ra.
Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường: khi nhiệt độ không khí tăng thì nó tăng và khi nhiệt độ không khí giảm thì nó giảm. Ở 0°C, tốc độ truyền âm trong không khí là 331 m/s.
Âm thanh truyền đi với tốc độ khác nhau trong các loại khí khác nhau. Khối lượng phân tử khí càng lớn thì tốc độ âm thanh trong đó càng thấp. Như vậy, ở nhiệt độ 0 °C, tốc độ âm thanh trong hydro là 1284 m/s, trong helium - 965 m/s và trong oxy - 316 m/s.
Âm thanh trong chất lỏng. Tốc độ truyền âm trong chất lỏng thường lớn hơn tốc độ truyền âm trong chất khí. Tốc độ âm thanh trong nước được đo lần đầu tiên vào năm 1826 bởi J. Colladon và J. Sturm. Họ đã thực hiện thí nghiệm của mình trên Hồ Geneva ở Thụy Sĩ (Hình 53). Trên một chiếc thuyền, họ đốt thuốc súng, đồng thời đánh một chiếc chuông hạ xuống nước. Âm thanh của chiếc chuông này, sử dụng một chiếc còi đặc biệt, cũng được thả xuống nước, được ghi lại trên một chiếc thuyền khác, nằm cách chiếc thuyền đầu tiên 14 km. Dựa trên khoảng thời gian giữa tia sáng và tín hiệu âm thanh đến, tốc độ âm thanh trong nước được xác định. Ở nhiệt độ 8°C, vận tốc đó xấp xỉ 1440 m/s. 
Tại ranh giới giữa hai môi trường khác nhau, một phần sóng âm 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 trong sóng âm truyền vào nước lớn hơn gần gấp 2 lần. Hệ thống thính giác của cá phản ứng chính xác với điều này. Vì vậy, chẳng hạn, tiếng la hét và tiếng động trên mặt nước chắc chắn là cách khiến sinh vật biển sợ hãi. Một người ở dưới nước sẽ không bị điếc bởi những tiếng la hét này: khi ngâm mình trong nước, “phích cắm” không khí sẽ vẫn còn trong tai anh ta, điều này sẽ giúp anh ta không bị quá tải âm thanh.
Khi âm thanh truyền từ nước sang không khí, 99,9% năng lượng sẽ bị phản xạ trở lại. Nhưng nếu trong quá trình chuyển từ không khí sang nước, áp suất âm thanh tăng lên thì ngược lại, nó lại giảm mạnh. Ví dụ, chính vì lý do này mà âm thanh phát ra dưới nước khi một hòn đá chạm vào một hòn đá khác sẽ không truyền đến người ở trên không.
Hành vi của âm thanh ở ranh giới giữa nước và không khí đã giúp tổ tiên chúng ta có cơ sở coi thế giới dưới nước là “thế giới của sự im lặng”. Do đó mới có câu: “Câm như cá”. Tuy nhiên, Leonardo da Vinci cũng gợi ý nên lắng nghe âm thanh dưới nước bằng cách áp tai vào mái chèo hạ xuống nước. Sử dụng phương pháp này, bạn có thể chắc chắn rằng cá thực sự khá nói nhiều.
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, bạn sẽ nghe thấy hai âm thanh sau khi va vào đầu kia của thanh ray. Một trong số chúng sẽ đến tai bạn bằng đường sắt, chiếc còn lại bằng đường hàng không.
Trái đất có khả năng dẫn âm tốt. Vì vậy, ngày xưa, trong một cuộc vây hãm, những “thính giả” được đặt trong các bức tường của pháo đài, những người mà bằng âm thanh truyền qua mặt đất, có thể xác định xem kẻ thù có đào sâu vào tường hay không bằng cách áp tai vào tường. mặt đất, họ cũng theo dõi sự tiếp cận của kỵ binh địch.
Chất rắn dẫn âm tốt. Nhờ đó, những người bị mất thính giác đôi khi có thể nhảy theo điệu nhạc truyền đến dây thần kinh thính giác của họ không phải qua không khí và tai ngoài mà qua sàn và xương.
1. Tại sao khi có giông bão ta nhìn thấy tia sét trước rồi mới nghe thấy tiếng sấm? 2. Tốc độ truyền âm trong chất khí phụ thuộc vào điều gì? 3. Tại sao người đứng bên bờ sông không nghe thấy tiếng động dưới nước? 4. Tại sao những “thính giả” thời xưa theo dõi công cuộc khai quật của giặc thường là những người mù?
Nhiệm vụ thí nghiệm.Đặt đồng hồ đeo tay của bạn ở một đầu của bảng (hoặc thước gỗ dài) và đặt tai của bạn ở đầu kia. Bạn nghe thấy gì? Giải thích hiện tượng đó.
Khi hoàn thành nhiệm vụ 22 với câu trả lời chi tiết, trước tiên hãy viết số nhiệm vụ và 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 cả cơ sở lý luận chi tiết, được kết nối hợp lý.
Một ly trà nóng được để trong căn phòng rộng, mát mẻ. Theo thời gian, nhiệt độ của trà trở nên ngang bằng với nhiệt độ của không khí xung quanh. Cường độ bức xạ nhiệt và hấp thụ nhiệt của trà thay đổi như thế nào? Giải thích câu trả lời của bạn.
Hiển thị câu trả lời
Mẫu câu trả lời có thể
Cường độ bức xạ nhiệt giảm, cường độ hấp thụ nhiệt hầu như không thay đổi.
Trà một mặt phát 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 từ trà giảm cho đến khi bằng cường độ hấp thụ bức xạ nhiệt từ 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 rồi mới đến câu trả lời cho nó.
Lắp ráp một sơ đồ thí nghiệm để nghiên cứu sự phụ thuộc của dòng điện trong điện trở vào điện áp ở hai đầu của nó. Sử dụng nguồn điện 4,5 V, vôn kế, ampe kế, chìa khóa, biến trở, dây nối, điện trở có nhãn R 1.
Ở dạng câu trả lời
1) vẽ sơ đồ điện của thí nghiệm;
2) sử dụng biến trở để lần lượt đặt cường độ dòng điện. các mạch 0,4 A, 0,5 A và 0,6 A và đo giá trị hiệu điện thế ở hai đầu điện trở, cho biết kết quả đo dòng điện và điện áp trong ba trường hợp dưới dạng bảng (hoặc đồ thị);
3) đưa ra kết luận về sự phụ thuộc của dòng điện trong điện trở vào điện áp ở hai đầu của nó.
Hiển thị câu trả lời
1) Sơ đồ bố trí thí nghiệm
2) 
3) Kết luận: khi dòng điện trong dây dẫn tăng thì điện áp xuất hiện ở hai đầu dây dẫn cũng tăng.
Nhiệm vụ 24 là một câu hỏi yêu cầu câu trả lời bằng văn bản. Một câu trả lời hoàn chỉnh không chỉ bao gồm câu trả lời cho câu hỏi mà còn cả cơ sở lý luận chi tiết, được kết nối hợp lý.
Một chiếc thuyền mô hình nổi trong bình nước. Độ sâu chìm (trầm tích) của con thuyền có thay đổi không (và nếu thay đổi thì thay đổi như thế nào) nếu nó được di chuyển từ Trái đất lên Mặt trăng? Giải thích câu trả lời của bạn.
Hiển thị câu trả lời
Mẫu câu trả lời có thể
Nó sẽ không thay đổi.
Thuyền được ngâm trong nước cho đến khi lực nổi do nước tác dụng lên thuyền cân bằng với trọng lực. Độ sâu ngâm (mớn nước) của thuyền được xác định bằng cách thỏa mãn điều kiện: F nặng = F out (1). Gia tốc trọng trường trên Mặt trăng nhỏ hơn trên Trái đất. Nhưng vì cả hai lực đều tỉ lệ thuận với gia tốc rơi tự do nên cả hai lực F nặng và F ext sẽ giảm một số lần như nhau và đẳng thức (1) sẽ không bị vi phạm.
Đối với nhiệm vụ 25–26, cần phải viết một lời giải hoàn chỉnh, trong đó bao gồm viết điều kiện ngắn gọn của bài toán (Đã cho), viết các công thức mà việc sử dụng chúng là cần thiết và đủ để giải bài toán, cũng như các phép biến đổi toán học và phép tính dẫn đến đáp số.