Задание повышенной сложности.

Вариант 13. При помощи эхолота измерялась глубина моря. Какова была глубина моря, если промежуток времени между возникновением звука и его приемом был равен 2,5 с? Модуль сжатия воды B = 2,174 ГПа и плотность морской воды  = 1030 кг/м³.

Теперь можно перейти ко второй части лабораторной работы.

4. Исследование скорости продольных волн в газе.

Чтобы исследовать скорость продольных волн в газе, установим щелчком мыши в кадре "Тип волны" переключатель "Звук в газе". На экране появится следующая компьютерная модель:

Нажмем на кнопку "Старт" и посмотрим на то, в каком направлении распространяется волна в газе и в каком направлении смещаются при этом частицы. Мы увидим, что волна распространяется горизонтально вправо и деформированные поршнем области (сгустки плотности газа) при этом движутся по направлению распространения волны. Следовательно, волна в газе - продольная.

Для звуковых волн в газе необходимо использовать адиабатический модуль сжатияB_ad = P, где P - давление в газе, C_p/C_v - показатель адиабаты

. (1)

Работа с данной моделью аналогична работе с предыдущей моделью продольных волн в твердом теле.

Теперь вы должны самостоятельно выполнить указанные преподавателем варианты следующего контрольного задания. Результаты измерений необходимо записать в лабораторную тетрадь и показать преподавателю.

Контрольное задание 3.

Вариант 1. Найти скорость распространения звука в воздухе при температурах: 1) -20 ^oС ( = 1,382 кг/м³; B = 1,4*10кг/м*с), 2) 0 ^oС ( = 1,293 кг/м³; B = 1,41*10кг/м*с), 3) +20 ^oС ( = 1,204 кг/м³; B = 1,42*10кг/м*с).

Вариант 2. Определить скорость звука в воздухе при температуре: а) -40 ^oС ( = 1,471 кг/м³; B = 1,39*10кг/м*с), б) 0 ^oС ( = 1,293 кг/м³; B = 1,41*10кг/м*с), в) +40 ^oС ( = 1,115 кг/м³; B = 1,42*10кг/м*с).

Вариант 3. Во сколько раз скорость распространения звука в воздухе летом (температура +27 ^oС,  = 1,173 кг/м³, B = 1,41*10кг/м*с) больше скорости распространения звука зимой (температура -33 ^oС,  = 1,439 кг/м³; B = 1,39*10кг/м*с)?

Вариант 4. Найти скорость распространения звука в двухатомном газе, если известно, что плотность этого газа при давлении 760 мм рт. ст. равна  =1,00 кг/м³ и B =1,41*10кг/м*с.

Вариант 5. В каком газе при одной и той же температуре t = 0 ^oС скорость звука v больше: в азоте (N₂ -  = 1,25 кг/м³; B = 1,41*10кг/м*с) или в углекислом газе (CO₂ -  = 1,98 кг/м3; B = 1,32*10кг/м*с)? Во сколько раз? Колебательные степени свободы молекул газа не возбуждаются.

Вариант 6. Найти отношение скоростей v₁/v₂ звука в водороде (H₂ -  = 0,09 кг/м³; B = 1,49*10кг/м*с) и углекислом газе (СO2 -  = 1,98 кг/м³; B = 1,32*10кг/м*с) при одинаковой температуре газов t = 0 ^oС.

Вариант 7. Определить скорость распространения звука v в азоте (N₂  = 1,14 кг/м3; B = 1,40*10кг/м*с) при температуре T = 300 K.

Вариант 8. Найти скорость звука v в воздухе ( = 1,293 кг/м³; B = 1,41*10кг/м*с) и углекислом газе ( = 1,98 кг/м³; B = 1,32*10кг/м*с) при температуре T = 273 K.