Номер 6, страница 183 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 36. § 38. Распространение звука. Звуковые волны. Глава 2. Механические колебания и волны. Звук - номер 6, страница 183.

6. По одному концу длинной металлической трубы один раз ударили молотком. Объясните, почему у другого конца трубы был слышен двойной удар.

6. Решение

Когда по одному концу металлической трубы ударяют молотком, возникающая звуковая волна начинает распространяться к другому концу одновременно по двум различным средам:

1. По материалу самой трубы (металлу).
2. По воздуху, который находится внутри трубы.

Скорость распространения звука существенно зависит от свойств среды, в которой он распространяется. В твердых телах, таких как металл, частицы расположены близко друг к другу и прочно связаны, что позволяет колебаниям передаваться очень быстро. В газах, таких как воздух, частицы находятся на большом расстоянии и слабо взаимодействуют, поэтому звук распространяется значительно медленнее.

Скорость звука в стали (типичный металл для труб) составляет примерно $v_{металл} \approx 5000 \text{ м/с}$, в то время как скорость звука в воздухе при нормальных условиях составляет всего $v_{воздух} \approx 340 \text{ м/с}$.

Из-за этой большой разницы в скоростях ($v_{металл} \gg v_{воздух}$) звук, идущий по металлу, достигнет другого конца длинной трубы значительно раньше, чем звук, идущий по воздуху. Наблюдатель, находящийся у другого конца трубы, сначала услышит первый, более ранний звук, пришедший по металлу, а через некоторое время — второй звук, пришедший по воздуху. Этот эффект и воспринимается как двойной удар.

Ответ: Двойной удар слышен из-за того, что звук от одного удара распространяется до наблюдателя по двум путям: по металлу трубы и по воздуху внутри нее. Скорость звука в металле намного выше, чем в воздухе, поэтому звуковая волна, прошедшая по металлу, достигает уха наблюдателя первой, а волна, прошедшая по воздуху, — второй, с некоторой задержкой.