Тема: Распространение звука. Скорость звука.

Цель: Выяснить особенности распространения звука, познакомиться с историй измерения скорости звуковых волн, зависимостью скорости звука от свойств среды (температуры, агрегатного состояния).

1.Повторение.

1) Что такое звук?

2) Звук от взмахов крыльев летящего комара мы слышим, а летящей птицы нет. Почему?

3) С какими характеристиками звука мы познакомились на прошлом уроке?

-От чего зависит громкость звука?

-От чего зависит высота звука?

2. Изучение нового материала

Распространение звука.

- Как распространяются продольные волны?

- В каких средах распространяются продольные волны?

- Как распространяется звук? В каких средах?

- Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле?

Вывод: Звук распространяется в любой среде- твердой, жидкой, газообразной, но не может Распространяться в пространстве, где нет вещества.

Скорость звука.

Звуковая волна, как и любые другие механические волны, распространяется в пространстве не мгновенно, а с определенной скоростью. Измерив промежуток времени между моментом возникновения звука и моментом когда он доходит до уха можно определить скорость распространения звука

История не сохранила имени наблюдателя, который первым заметил, что звук распространяется с меньшей скоростью, чем свет, Но известно, что первые попытки измерить скорость звука принимались во Франции в 17 веке. Звуковыми «генераторами» служили огнестрельные орудия (мушкеты, пушки).

1630г

М.Мересенн

448 м/с

1635г

Гассенди

скорость звука от частоты не зависит

1643-1727

Ньютон

Неправильная формула, эксп-340м/с

1738 г

Парижская АН

20⁰С- 337 м/с

0⁰С- 332 м/с

1822 г

Парижская АН

340 м/с

1826

Колладон, Штурм

Скорость в воде 1412 м/с

Наст время

Применяется Эл.аппаратура. метод доступен радиолюбмтелям

-10⁰С ---- 325 м/с

20⁰С ---- 343 м/с

60⁰С ---- 366 м/с

100⁰С ---- 387 м/с

Скорость звука зависит также от свойств среды.

-таблица 2 в § 38. Выводы.

Для решения школьных задач принимаем 340 м/с в воздухе, 1500 м/с в воде

Формулы для волн остаются справедливыми :

3. Решение задач

Упр 32(2)

4. Решение задач на повторение темы «Колебания и волны»

№1.

Маятник, находящийся в положении равновесия перевели в положение 2 и отпустили. В каком из нижеуказанных положений будет находится маятник через время равное 2005,75 периода? Колебания незатухающие.

№2.

Определить частоту колебаний волны, если скорость ее распространения 60 см/с. а расстояние между первой и четвертой "впадинами" равно 0.36 м.

№3

Математический маятник совершает незатухающие колебания с амплитудой 10см. Какой путь пройдет этот маятник, за время равное 5,25 периода?
(210 см)

№4

На рисунке показан график зависимости смещения гармонически колеблющегося тела от времени. В какой или в каких из указанных на рисунке точках, потенциальная энергия данного тела принимает минимальное значение?

№5.

При гармонических колебаниях наибольшая потенциальная энергия пружины равна

50 Дж, наибольшая кинетическая энергия груза 50 Дж. Как меняется полная энергия маятника во время одного колебания?

А) Не меняется и равна 50 Дж

№6 (ЗФТШ-2009)

Эхолот, установленный на всплывающем с постоянной скоростью V=3 м/с батискафе, посылает короткий звуковой импульс. На какой глубине находился в этот момент эхолот, если глубина моря в месте погружения составляет Н=3 км, а отраженный от дна импульс был зарегистрирован эхолотом в момент его выхода на поверхность? Скорость звука в воде составляет 1500 м/с.

Д/з

§ 37;38,

упр32 (1,4)

№7.

Потенциальная энергия гармонически колеблющегося тела изменяется с течением времени так, как показано на рисунке. Определить значение кинетической энергии этого тела в момент времени 2025 секунд.

№8.

На рисунке представлен график зависимости кинетической энергии колеблющегося тела от времени. Определить величину кинетической и потенциальной энергии в момент времени 2006 секунд после начала колебаний.

А)  E_k =0; E_p =100 Дж.

B)  E_k = E_p =160 Дж

C)  E_k =100 Дж; E_p =-100 Дж.

D)  E_k = E_p =0.

E)  E_k =100 Дж; E_p =0

№9

На рисунке показана зависимость длины продольной волны от периода колебаний в трех различных средах. Определить какой график принадлежит воздуху, воде, стали?

Воздух-? Сталь? Вода?

На рисунке показана зависимость длины волны от частоты колебаний для трех различных волн. В каком из нижеприведенных соотношений находятся скорости их распространения?

Приложение.

В 1630г известный в то время физик и математик М.Мересенн, заметив вспышку, подсчитывал удары пульса или отмечал по часам время, когда до него доносился звук выстрела. По результатам экспериментов у него получилась ск.звука=448 м/с

В 1635г ученый Гассенди попытался определить, есть ли разница в скорости распространения звука от более звонкого ружейного выстрела и более глухого пушечного. Оказалось, что скорость звука от частоты не зависит.

Ньютон (1643-1727) в работе «Математические начала натуральной философии» вывел значение скорости звука как

, затем сам проверил результат экспериментально и понял, что формула содержит ошибку. Он измерял время эха от хлопка в ладоши, стоя между двумя параллельными стенами, находившимися на расстоянии 200м одна от другой. Получил V=340м/с

В 1738 г члены Парижской АН повторили опыт Мерсенна. Для эксперимента был выбран холм Монмартр (Холм мучеников)-пригород Парижа. Результат-

20⁰С- 337 м/с

0⁰С- 332 м/с

В 1822 году измерениями скорости звука занялся цвет французской науки. Члены Комиссии мер и весов и Парижской АН-Араго, Гей-Люссак, Гумбольд и др., проводили измерения скорости звука вблизи Парижа. Они установили артиллерийские пушки на расстоянии 18 613 км. Исследователи разбились на две группы. Пушки стреляли по очереди с интервалом 5 мин. Был получен результат- 340 м/с

В 1826 году Жан-Даниэль Колладон( швейцарский физик)и его друг, швейцарский физик Шарль-Франсуа Штурм на Женевском озере провели опыт по измерению скорости распространения звука в воде.

Зажигая порох и одновременно производя удар в подводный колокол, они измеряли промежуток времени между вспышкой света и приходом звука от колокола в удаленную точку, расстояние до которой было точно известно (10 миль).

В ходе эксперимента было установлено, что звук при температуре воды 8 °С распространяется со скоростью 1412,1 м/с.

В настоящее время в расчетах скорость звука в воде принимается равной 1500 м/с при температуре +15°С.

1