Упражнение 30 к § 32

Звук — механическая упругая волна, для её распространения нужна среда. Между Луной и Землёй практически вакуум (и на самой Луне нет атмосферы), передавать колебания нечему. Поэтому звук взрыва до Земли не дойдёт.

Голос раскачивает дно мыльницы, оно передаёт колебания натянутой нити. Нить — упругое тело, она хорошо проводит звук и почти не даёт ему рассеяться во все стороны, как в воздухе. На другом конце нить раскачивает дно второй мыльницы, и та излучает звук возле уха собеседника. Поэтому даже тихий звук доходит без больших потерь.

\(v = \dfrac{\lambda}{T} = \dfrac{2{,}9}{0{,}002} = 1450\) м/с.

\(\lambda = \dfrac{v}{\nu}\).

Воздух: \(\lambda_{\text{в}} = \dfrac{340}{725} \approx 0{,}47\) м.

Вода: \(\lambda_{\text{вод}} = \dfrac{1483}{725} \approx 2{,}05\) м.

Стекло: \(\lambda_{\text{ст}} = \dfrac{5500}{725} \approx 7{,}59\) м.

Звук распространяется в любой упругой среде, поэтому он пойдёт и по металлу, и по воздуху внутри трубы. В металле скорость звука (около 5000 м/с) намного больше, чем в воздухе (340 м/с). Сначала придёт звук по металлу, позже — по воздуху. Для длинной трубы разница времён заметна, поэтому человек услышит два удара.

Свет доходит практически мгновенно, поэтому 2 с — время движения звука. Расстояние до паровоза в момент свиста:

\(s = v_{\text{зв}} t_{\text{зв}} = 340 \cdot 2 = 680\) м.

Это расстояние паровоз прошёл за 34 с (отсчёт от появления пара):

\(v = \dfrac{s}{t} = \dfrac{680}{34} = 20\) м/с.