Вариант 10, страница 83 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-13. Механические волны. Звук - страница 83.

Условие.

1. Почему в заполненном публикой зале музыка звучит менее громко, чем в пустом?

2. По одному из концов медной трубы длиной 366 м стукнули молотком. При этом звук, распространяясь по металлу, достиг другого конца трубы на 1 с раньше, чем по воздуху. Какова скорость звука в меди? Температура воздуха 20 °C.

Решение.

1. В пустом зале звук многократно отражается от твёрдых, гладких поверхностей (стен, потолка, пола, пустых кресел). Это явление называется реверберацией (создание эха). Множественные отражения, доходящие до слушателя с небольшой задержкой, смешиваются с прямым звуком, что субъективно увеличивает его громкость и гулкость. В зале, заполненном публикой, тела людей и их одежда являются мягкими, пористыми материалами. Такие материалы хорошо поглощают звуковую энергию, а не отражают её. В результате значительная часть звуковых волн поглощается, уровень реверберации резко снижается, и общая громкость музыки воспринимается как более низкая и чистая.

Ответ: Люди и их одежда эффективно поглощают звук, уменьшая его отражения от поверхностей и тем самым снижая общую громкость в зале. В пустом зале звук многократно отражается, что усиливает его громкость.

2. Дано:

Длина медной трубы: $L = 366$ м

Разница во времени прихода звука: $\Delta t = 1$ с

Температура воздуха: $T = 20$ °C

Все величины представлены в системе СИ или в единицах, удобных для расчёта.

Найти:

Скорость звука в меди: $v_{м}$

Решение:

Звук от удара распространяется по двум средам одновременно: по воздуху и по меди. Он проходит одинаковое расстояние $\text{L}$ в обеих средах.

Пусть $t_{в}$ — это время, за которое звук проходит трубу по воздуху, а $t_{м}$ — время, за которое звук проходит трубу по меди.

Время движения можно рассчитать по формуле $t = \frac{L}{v}$, где $\text{v}$ — скорость распространения звука в соответствующей среде.

Следовательно, $t_{в} = \frac{L}{v_{в}}$ и $t_{м} = \frac{L}{v_{м}}$.

Согласно условию, звук по меди достиг другого конца на 1 секунду раньше, чем по воздуху. Это означает, что разница во времени составляет $\Delta t$: $t_{в} - t_{м} = \Delta t$

Подставим выражения для времени в это уравнение:

$\frac{L}{v_{в}} - \frac{L}{v_{м}} = \Delta t$

Для решения нам неизвестна скорость звука в воздухе $v_{в}$. Её можно рассчитать, зная температуру воздуха. Используем эмпирическую формулу для скорости звука в воздухе в зависимости от температуры в градусах Цельсия:

$v_{в} \approx 331 + 0.6 \cdot T$

Подставим значение температуры $T = 20$ °C:

$v_{в} = 331 + 0.6 \cdot 20 = 331 + 12 = 343 \, \text{м/с}$

Теперь у нас есть все необходимые данные, чтобы найти $v_{м}$. Подставим известные значения в основное уравнение:

$\frac{366}{343} - \frac{366}{v_{м}} = 1$

Выразим из уравнения член, содержащий искомую скорость $v_{м}$:

$\frac{366}{v_{м}} = \frac{366}{343} - 1$

Приведем правую часть к общему знаменателю:

$\frac{366}{v_{м}} = \frac{366 - 343}{343}$

$\frac{366}{v_{м}} = \frac{23}{343}$

Теперь выразим $v_{м}$:

$v_{м} = \frac{366 \cdot 343}{23}$

Произведем вычисления:

$v_{м} = \frac{125538}{23} \approx 5458.17 \, \text{м/с}$

Округлив до целого значения, получаем:

$v_{м} \approx 5458 \, \text{м/с}$

Ответ: Скорость звука в меди составляет примерно $5458$ м/с.