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初中物理教师的博客

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一敲三响  

来自惊鸿岂止一现   2013-04-13 06:47:19|  分类: 物理与生活 |举报 |字号 订阅

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一敲三响



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一敲三响



 

15955633029;1148631378; xzyggyj@163.com

一敲三响
    一个同学在自来水龙头上敲一下,另一个同学靠在远处的自来水龙头上听,如果两个龙头相隔足够远,并且都在空旷的地方,他会听到三响。

  一敲三响的道理很简单:第一个响声是自来水管子传送来的,声波在金属里跑得最快;第二个响声是自来水管里的水送来的,声波在水中跑得不算慢;第三个响声是空气送来的,它跑得最慢,也最微弱。如果两位同学相距不太远,也可能只听到两响,第一响和第二响的时间间隔太短,人的耳朵分辨不出来。

  这个实验证明,声波在不同介质里的速度是不同的,声波在不同介质里传播时衰减的情况也是不同的。

  第一次测定声波在水中的速度,是1827年在瑞士的日内瓦湖进行的:用两只船,在甲船上,实验员先向水里放下一口钟,敲钟的同时,点燃船上的火药。乙船停在14公里远处,实验员向水下放一个听音器,然后注意观察甲船,看见闪光后马上记时间,测出几秒钟后才能听到钟声。实验的结果是,声波在水中的速度大约是空气中声速的四倍多(1450米/秒)。

  人们又经过反复测试,发现水中声速也受温度影响。海水里含有盐类,含盐的多少也对声速有影响。在各种因素中,温度对声速影响最大,每升高1℃,水中声速大约增大4.6米/秒。一般认为海水中的声速是1500米/秒,约是大气中声速的4.5倍。

  科学家们还测出了各种液体里的声速。在20℃时,纯水中的声速是1482.9米/秒;水银中的声速是1451米/秒;甘油中的声速是1923米/秒;酒精中的声速是1168米/秒,四氯化碳液体中的声速是935米/秒。由此可见,声音在液体中传播大都比在大气中传播快许多,这和液体中的分子比较紧密有关。

  固体中的声速也各不相同,经过反复测定发现,声波在固体中用纵波和横波两种形式传播,这两种波的波速也不相同。例如,在不锈钢中,纵波速度是5790米/秒,横波速度是3100米/秒。把不锈钢做成棒状,棒内的纵波速度是5000米/秒。在金属中,铍是传声的能手,在用铍做的棒内,声波的纵波速度达到12890米/秒,是大气声递的38倍。聚乙烯塑料传声本领较差,聚乙烯棒中的纵波速度只有920米/秒,不及水中声速快。软橡胶富有弹性,声波在里边走不动,速度只有30—50米/秒,还不及空气中的声速呢!

  知道了各种介质中的声速,我们就可以利用声波进行测量了。

  一位同学在铁轨(或铁桥)的一端,用锤子打一下铁轨,另一位同学拿秒表在另一端记时,他先听到一个响声,是铁轨传来的,马上按一下秒表,再听到响声是空气传来的,再按一下秒表,就记录下了时间差。

  

    你能根据这个时间差及空气中的声速、铁轨中的声速求出铁轨的长度吗?假设这个时间差是0.2秒,空气中的声速按340米/秒计,铁轨中的声速按5000米/秒计,结果铁轨的长度应是73米。不信,你算算看。

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