Чи можна виміряти швидкість звуку?

Звичайно, можна, причому без складної апаратури, якою ми користувалися в досвіді з гарячим шоколадом, вимірюючи швидкість світла. Буде потрібно тільки дуже великий простір.

Що знадобиться:

  • молоток;
  • помічник, який вміє поводитися з молотком;
  • поверхню, що витримує удари молотка, переважно резонуюча (стіна, лист металу, камінь);
  • секундомір (або годинник із секундною стрілкою);
  • довга рулетка або моток шпагату;
  • бінокль;
  • великий сад або відкритий простір, наприклад, на пляжі або в парку.

Щоб вивчити властивості звуку, приготуйте металеві плечики для одягу, трохи мотузки і ложку.

Що робити? Нема чого пояснювати, що роботу з молотком повинен виконувати доросла людина. Попросіть помічника кожну секунду бити молотком по твердому предмету. Нехай він дивиться на секундомір, щоб не збиватися з ритму. Віддаляйтеся від помічника, час від часу озираючись. На відстані кількох сотень метрів скористайтеся біноклем, якщо знадобиться.

Що можна спостерігати? У міру збільшення відстані між вами і вашим помічником затримка між ударом молотка по твердому предмету і сприйняттям звуку буде збільшуватися. Врешті-решт вона зрівняється з проміжками між ударами, а звуки – з ударами молотка.

Що відбувається? В повітрі звук поширюється порівняно повільно, отже, на відкритому просторі його швидкість можна виміряти. У сухому повітрі при температурі +20 ° С звук долає за секунду 344 м. Його швидкість при різних температурах може змінюватися, але не набагато, тому досвід можна проводити практично в будь-яких умовах.

Коли звуки ударів знову будуть збігатися з секундними проміжками, можна приступати до вимірювання швидкості звуку. Зупиніться в цьому місці і виміряйте відстань між вами і помічником. Ви повинні перебувати на відстані 344 м.

Зрозуміло, настільки протяжні сади зустрічаються рідко, а знайти широке відкритий простір нелегко, якщо ви живете далеко від морського берега. Крім того, сторонні шуми будуть заглушати удари молотка. В цьому випадку попросіть помічника збільшити частоту ударів – двічі в секунду (в цьому випадку ви повинні відійти на 172 м на той час, коли удари знову співпадуть з сприймаються звуками) або кожну чверть секунди, якщо таке можливо (в цьому випадку ви відійдете на 86 м).

P.S. Швидкість звуку невелика, тому шуми долітають до нас із запізненням навіть з порівняно короткого відстані, що й підтверджує експеримент. Всім нам доводилося бачити, як хто-небудь плескає дверцятами автомобіля на відстані 100 м або чути відлуння власного голосу в тунелі або під мостом.

Але в рідких і твердих середовищах швидкість звуку помітно збільшується. Це відбувається тому, що передачі звуку сприяють сусідні атоми або молекули. Швидкість звуку залежить від взаємодії між цими атомами і молекулами, точніше від частоти їх зіткнень. У повітрі вона порівняно мала, але в морській воді звук поширюється зі швидкістю 1500 м / с, а в сталі – 5100 м / с.

Щоб переконатися, що швидкість звуку в твердих і рідких середовищах зростає, спробуйте провести такий дослід. Візьміть трикутні металеві плечики для одягу і прив’яжіть по мотузці до двох протилежних кінцях. Потім прив’яжіть залишилися вільні кінці мотузки до вказівного пальця лівої руки і до вказівного пальця правої руки відповідно. Підніміть плечі в повітря так, щоб вони бовталися гаком вниз на двох мотузках. Попросіть помічника постукати по плічках ложкою. Як і слід було очікувати, ви почуєте дзвінкий звук. А тепер заткніть пальцями вуха, чи не одв’язуючи мотузки, і попросіть помічника знову постукати. На цей раз звук буде нагадувати дзвін, гучність його значно збільшиться. Це відбувається тому, що в твердій і рідкій середовищах вашого організму він поширюється швидше, ніж в повітрі.

...
ПОДІЛИТИСЯ: