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

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

Условие.

1. Если ударить молотком по одному концу длинной металлической трубы, то стоящий у другого конца трубы услышит двойной удар. Почему?

2. Теплоход, движущийся со скоростью $5.5 \text{ м/с}$, дал гудок, звук которого услышали на мосту через $3 \text{ с}$. Спустя $3 \text{ мин}$ теплоход прошёл под мостом. Определите скорость звука в воздухе.

Решение.

1. Двойной удар слышен потому, что звук от удара молотком распространяется до наблюдателя по двум разным средам с разной скоростью: по металлу трубы и по воздуху внутри нее. Скорость распространения звука в твёрдых телах (в данном случае, в металле) значительно выше, чем в газах (в воздухе). Поэтому звук, идущий по металлической трубе, достигает уха наблюдателя первым. Звук, распространяющийся по воздуху, приходит вторым, с некоторой задержкой. В результате этого человек на другом конце трубы воспринимает два отдельных звуковых сигнала, что и создаёт эффект двойного удара.

Ответ: Звук распространяется по металлу трубы и по воздуху с разной скоростью. Сначала до наблюдателя доходит звук, прошедший по металлу, а затем — звук, прошедший по воздуху.

2. Дано

$v_т = 5,5 \text{ м/с}$
$t_1 = 3 \text{ с}$
$t_2 = 3 \text{ мин} = 3 \cdot 60 \text{ с} = 180 \text{ с}$

Найти:

$v_{зв}$ — ?

Решение

Пусть $\text{S}$ — расстояние от теплохода до моста в тот момент, когда был дан гудок.Звук от гудка преодолевает это расстояние за время $t_1$. Следовательно, расстояние можно выразить через скорость звука $v_{зв}$:
$S = v_{зв} \cdot t_1$

Сам теплоход, двигаясь со скоростью $v_т$, проходит то же самое расстояние $\text{S}$ до моста за время $t_2$. Таким образом, это же расстояние можно выразить через скорость теплохода:
$S = v_т \cdot t_2$

Так как в обоих уравнениях расстояние $\text{S}$ одно и то же, мы можем приравнять правые части этих выражений:
$v_{зв} \cdot t_1 = v_т \cdot t_2$

Теперь выразим искомую скорость звука $v_{зв}$ из этого равенства:
$v_{зв} = \frac{v_т \cdot t_2}{t_1}$

Подставим числовые значения в полученную формулу:
$v_{зв} = \frac{5,5 \text{ м/с} \cdot 180 \text{ с}}{3 \text{ с}} = 5,5 \cdot 60 \text{ м/с} = 330 \text{ м/с}$

Ответ: скорость звука в воздухе равна 330 м/с.