Решение: Контрольная работа «Механические колебания и волны. Звук»

Контрольная работа по теме «Механические колебания и волны. Звук» Вариант 2 Часть А 1. Какой диапазон частот воспринимает человеческое ухо? Ответ: 3. 20–20 000 Гц. 2. Что происходит со скоростью звука при повышении температуры воздуха? Ответ: 3. увеличивается. 3. Что такое ультразвук? Ответ: 4. колебания с частотой выше 20 000 Гц. Часть В 4. Определите частоту звуковой волны в воздухе, если её длина 0,85 м, а скорость 340 м/с. Дано: \( \lambda = 0,85 \) м \( v = 340 \) м/с Найти: \( \nu \) — ? Решение: Скорость волны связана с её длиной и частотой формулой: \[ v = \lambda \cdot \nu \] Отсюда частота равна: \[ \nu = \frac{v}{\lambda} \] Подставим значения: \[ \nu = \frac{340}{0,85} = 400 \text{ Гц} \] Ответ: \( \nu = 400 \) Гц. 5. Эхолот зафиксировал отражённый сигнал через 1,2 с. Какова глубина моря? (Скорость звука в воде 1500 м/с.) Дано: \( t = 1,2 \) с \( v = 1500 \) м/с Найти: \( h \) — ? Решение: Звук от эхолота проходит путь до дна и обратно, поэтому общее расстояние равно \( 2h \). \[ 2h = v \cdot t \] Следовательно, глубина равна: \[ h = \frac{v \cdot t}{2} \] Подставим значения: \[ h = \frac{1500 \cdot 1,2}{2} = \frac{1800}{2} = 900 \text{ м} \] Ответ: \( h = 900 \) м. 6. Почему металлический предмет, ударенный молотком, звучит звонко, а деревянный — глухо? Объясните с точки зрения физики. Ответ: Звонкость звука зависит от способности материала поддерживать колебания и от степени затухания волн. Металлы обладают высокой упругостью и малым внутренним трением, поэтому после удара они долго совершают свободные колебания с большой амплитудой, создавая гармонический звук. Дерево — пористый и менее упругий материал с высоким коэффициентом поглощения энергии. Колебания в нём быстро затухают, превращаясь в тепло, поэтому звук получается коротким и «глухим». Часть С 7. Почему в горах возникает многократное эхо? Опишите механизм и приведите пример расчёта времени между отражениями. Ответ: Многократное эхо в горах возникает из-за последовательного отражения звуковой волны от нескольких препятствий (скал, склонов), расположенных на разном расстоянии от источника звука. Звук «прыгает» от одной поверхности к другой, возвращаясь к наблюдателю через разные промежутки времени. Пример расчёта: Если первая скала находится на расстоянии \( S_1 = 170 \) м, а вторая на \( S_2 = 340 \) м, то при скорости звука \( v = 340 \) м/с время до первого эха составит: \[ t_1 = \frac{2S_1}{v} = \frac{2 \cdot 170}{340} = 1 \text{ с} \] Время до второго эха: \[ t_2 = \frac{2S_2}{v} = \frac{2 \cdot 340}{340} = 2 \text{ с} \] Интервал между отражениями составит \( \Delta t = t_2 - t_1 = 1 \) с. 8. Как влияет влажность воздуха на распространение звука? Объясните физические процессы и приведите пример из жизни. Ответ: С увеличением влажности скорость звука в воздухе немного увеличивается. Это связано с тем, что молекулярная масса паров воды (\( 18 \text{ г/моль} \)) меньше средней молекулярной массы сухого воздуха (\( 29 \text{ г/моль} \)). Влажный воздух менее плотный, чем сухой при том же давлении, а в менее плотной газовой среде при прочих равных условиях скорость звука выше. Также влажный воздух лучше поглощает высокочастотные составляющие звука. Пример из жизни: Перед дождем, когда влажность воздуха сильно возрастает, звуки (например, гудки поездов или колокольный звон) становятся более отчетливыми и слышны на больших расстояниях. В нашей стране это издавна считалось народной приметой к перемене погоды.