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 продольных волн в газе.
Ч
тобы
исследовать продольные волны 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.
Д
ля
звуковых волн в газе необходимо
использовать адиабатический модуль
сжатия Bad
=
P,
где P
-
давление в газе, Cp/Cv
- 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*10
кг/м*с
),
2)
0 oС
(
= 1,293 кг/м3;
B
= 1,41*10
кг/м*с
),
3) +20
oС
(
= 1,204 кг/м3;
B
= 1,42*10
кг/м*с
).
Вариант 2. Определить скорость звука в воздухе при температуре: а) -40 oС ( = 1,471 кг/м3; B = 1,39*10 кг/м*с ), б) 0 oС ( = 1,293 кг/м3; B = 1,41*10 кг/м*с ), в) +40 oС ( = 1,115 кг/м3; B = 1,42*10 кг/м*с ).
Вариант 3. Во сколько раз скорость распространения звука в воздухе летом (температура +27 oС, = 1,173 кг/м3, B = 1,41*10 кг/м*с ) больше скорости распространения звука зимой (температура -33 oС, = 1,439 кг/м3; B = 1,39*10 кг/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*10 кг/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*10 кг/м*с ) или в углекислом газе (CO2 - = 1,98 кг/м3; B = 1,32*10 кг/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*10 кг/м*с ) и углекислом газе (СO2 - = 1,98 кг/м3; B = 1,32*10 кг/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*10 кг/м*с ) при температуре T = 300 K.
Вариант 8. Найти скорость звука v в воздухе ( = 1,293 кг/м3; B = 1,41*10 кг/м*с ) и углекислом газе ( = 1,98 кг/м3; B = 1,32*10 кг/м*с ) при температуре T = 273 K.