Question

19．某中學(xué)物理活動小組同學(xué)查閱資料，得到聲音在某些物質(zhì)中的傳播速度（見表），一根足夠長且裸露在地面的鐵管，管中充滿水，當(dāng)氣溫為20℃時，小組中的一位同學(xué)在鐵管的一端敲擊一下，另一位同學(xué)在管子另一端聽．

物質(zhì)	溫度（℃）	速度（m/s）
空氣	20	340
水	20	1450
松木	20	3320
鐵	20	4900

（1）該同學(xué)能聽到幾次敲擊聲？（要求說明判斷理由）
（2）如果聽到最后一次敲擊聲離敲擊時間為1.2s，則這條直鐵管長約多少米？
（3）如果聽到最后一次敲擊聲離敲擊時間為0.4s，則這條直鐵管長約為多少米？聽另一端的同學(xué)也可以聽到幾次敲擊聲？

Answer 1

分析 （1）此題要從聲音的傳播速度來解決．聲音在固體、液體和氣體的傳播速度不同，因此在鐵管的另一端會聽到三次敲擊聲．
（2）最后聽到的是聲音以最慢的速度傳過來的，所以鐵管的長度就用這個最慢的速度乘以時間來計算．
（3）人耳區(qū)分兩次聲音的最短時間為0.1s，若時間間隔小于0.1s，人耳將無法區(qū)分．

解答 解：
（1）聲音在固體的傳播速度最快，在氣體中傳播速度最慢，液體中傳播速度在固體和氣體之間．當(dāng)在鐵管一端敲擊時，聲音就會從鐵管、鐵管里的水和空氣三種介質(zhì)里傳播，所以會聽到三次聲音．
（2）最后聽到的是從空氣中傳來的，所以速度是340m/s，則鐵管長：L=vt=340m/s×1.2s=408m．
（3）若最后一次敲擊聲離敲擊時間為0.4s，則鐵管長：L′=vt′=340m/s×0.4s=136m．
聲音通過鐵管傳播需要的時間：t_鐵=$\frac{L′}{{v}_{鐵}}$=$\frac{136m}{4900m/s}$≈0.028s，
聲音通過水傳播需要的時間：t_水=$\frac{L′}{v}$=$\frac{136m}{1450m/s}$≈0.094s，
則通過鐵管和水傳播的兩次聲音間隔小于0.1s，人耳不能區(qū)分，兩次聲音會融合到一起，所以另一端的同學(xué)聽到2次敲擊聲．
答：（1）該同學(xué)能聽到3次敲擊聲；
（2）如果聽到最后一次敲擊聲離敲擊時間為1.2s，則這條直鐵管長約408米；
（3）如果聽到最后一次敲擊聲離敲擊時間為0.4s，則這條直鐵管長約為136米；聽另一端的同學(xué)可以聽到2次敲擊聲．

點評 聲音在不同介質(zhì)中傳播速度不同，根據(jù)這一特點可以解釋生活中的一些現(xiàn)象．