Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 34. Скорость распространения волн
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 34. Скорость распространения волн. В том, что распро-
странение механических волн происходит не мгновенно, нас убеждают простейшие наблюдения. Каждый видел, как посте- пенно и равномерно расширяются круги на воде или как бегут морские волны. Здесь мы непосредственно видим, что р а с- п р о с т р а н е н и е к о л е б а н и й из одного места в другое занимает определенное время. Но и для звуковых волн, которые в обычных условиях невидимы, легко обнаруживается то же самое. Если вдали происходит гроза, выстрел, взрыв, свисток паровоза, удар топора и т. п., то мы сначала видим эти явления и лишь спустя известное время слышим звук (рис. 63). Чем дальше от нас источник звука, тем больше запаздывание. Проме- жуток времени между вспышкой молнии и ударом грома может доходить иногда до нескольких десятков секунд. Зная расстоя- ние от источника звука и измерив запаздывание звука, можно определить скорость его распространения. В с у х о м в о з д у- х е п р и т е м п е р а т у р е 10 ◦ C э т а с к о р о с т ь о к а з а- л а с ь р а в н о й 337,5 м/с. Для сравнения напомним, что совре- менные самолеты могут развивать скорости, превышающие ско- рость звука в воздухе (так называемые сверхзвуковые скорости), а артиллерийские снаряды летят со скоростями 1,5 км/с и более. 90 Гл. IV. Волновые явления Скорость ракет, выводящих на орбиту искусственные спутники Земли, должна достигать значений, превышающих 8 км/с. Рис. 63. Мы видим молнию и потом слышим гром Одно из самых ранних измерений скорости звука в воде было выполнено также по запаздыванию звука. В 1826 г. Колладон и Штурм произвели на Женевском озере следующий опыт. На одной лодке производилась вспышка по- роха и одновременно молоток ударял по колоколу, опущенному в воду. На другой лодке, находившейся на расстоянии 14 км от первой, измерялось время между вспышкой и появлением звука в рупоре, также опущенном в воду. Скорость звука в воде при 8 ◦
Измеряя запаздывание звука по сравнению со светом, можно получить правильное значение скорости звука, очевидно, лишь в том случае, если временем распространения света можно пренебречь. В условиях обычных наблюдений это допущение вполне приемлемо, ибо, как показывают измерения, скорость
300 000 км/с. Вспышку, произведенную на расстоянии 3 км, мы видим с запаздыванием всего на 10 мкс (микросекунда — миллионная доля секунды), в то время как звук тратит на пробег этого расстояния около 9 с. Гл. IV. Волновые явления 91 Скорость звуковых волн весьма различна для разных сред и, кроме того, зависит от температуры. Современные методы позволяют производить точные измерения скорости звука, поль- зуясь малыми количествами исследуемого вещества. На рис. 64 изображена диаграмма, показывающая скорость звука в неко- Рис. 64. Скорость звука в некоторых газах, жидкостях и твердых телах торых веществах, причем указана температура, к которой от- носится приведенное значение скорости. Числа, приведенные на диаграмме, в некоторых случаях дают лишь приблизительное представление о скорости звука в материале, поскольку послед- няя зависит также от сорта материала (сталь, стекло) и от его очистки (керосин).
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|