Global EE

Тепловые Явления — Задание 18 ОГЭ по физике №00011393

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

Тепловые Явления

№2. Задание 18

ID: 00011393

Распространение звука

Мы живём в мире звуков. Звуковые волны, различные по частоте, громкости, тембру, распространяются как в воздухе, так и в других средах - в воде, земле, горных породах и др. Звуковая волна, распространяющаяся в воздухе, является продольной: частицы среды в ней совершают колебания вдоль направления распространения волны. Смещаясь вперёд, частицы создают сжатия в волне, а смещаясь назад — разрежения.

Скорость звука в воздухе довольно сильно возрастает с температурой. Как показывает теория, скорость звука в воздухе может быть определена по формуле v = $20\sqrt{273}$ + t , где t - температура воздуха в градусах. Например, при 0°C скорость звука равна 330 м/с, а при +30°C скорость звука уже равна примерно 348 м/с, что на 18 м/с выше скорости звука при 0°C. При понижении температуры воздуха скорость распространения звука уменьшается.

В жидкостях и твёрдых телах распространяются как продольные волны (сжатия — разрежения), так и поперечные волны. В поперечной звуковой волне частицы среды совершают колебания перпендикулярно к направлению распространения волны. Скорость распространения звуковых волн в жидкостях и твёрдых телах значительно выше, чем в воздухе. Так, в воде звук распространяется со скоростью около 1400–1500 м/с, а в граните и мраморе — со скоростью около 4000 м/с. Как и в воздухе, скорость звука в воде возрастает с увеличением температуры. Так, для пресной воды скорость звука равна: 1410 м/с при 0°C; 1430 м/с при 5°C; 1480 м/с при 20°C.

Температура воздуха в некоторой местности понизилась зимой до −33°C.
Увеличилась или уменьшилась скорость звука по сравнению со скоростью звука при нулевой температуре, и на сколько? Ответ поясните.


Источник: ФИПИ

Решение

Скорость звука в воздухе считают по формуле $v = 20\sqrt{273 + t}$, где $t$ — температура воздуха в градусах Цельсия (под корнем стоит температура по шкале Кельвина).

При нулевой температуре: $v_0 = 20\sqrt{273} \approx 330$ м/с.

При $t = -33\,^\circ$C: $v = 20\sqrt{273 - 33} = 20\sqrt{240} \approx 310$ м/с.

Скорость стала меньше: при похолодании молекулы воздуха движутся медленнее и колебания передаются не так быстро. Разница составляет $330 - 310 = 20$ м/с.

Значит, при $-33\,^\circ$C скорость звука уменьшилась примерно на $20$ м/с по сравнению со скоростью при $0\,^\circ$C.

Ответ

Скорость звука уменьшилась по сравнению со скоростью звука при нулевой температуре на 20 м/с

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)