Дополнительные задачи - В.И. Лукашик, Сборник задач по физике
Д. 124. Почему при одинаковой температуре воздуха громкость звучания колокольчика на уровне моря больше, чем высоко в горах?
Плотность воздуха на уровне моря существенно выше, чем в горах. В связи с этим затухание амплитуды колебаний молекул воздуха при распространении звуковой волны происходит сильнее в горах.
Д. 125. Изменится ли частота и скорость распространения звуковых волн, если пианист сильнее ударит по клавише рояля?
Не изменится. Сила удара по клавише рояля влияет только на амплитуду волны. Частота волны зависит от тональности клавиши, а скорость распространения - от среды, в которой волна распространяется.
Д. 126. Почему крышка рояля при аккомпанировании певцу закрыта, на фортепианном концерте приподнята, а на джазовом концерте ее часто совсем снимают?
Крышка рояля в закрытом положении препятствует распространению звука, поэтому при аккомпанировании певцу, ее закрывают, чтобы рояль не заглушал певца. На фортепианном концерте крышку приподнимают, т.к. она служит для направления звуковых волн в зал. На джазовом концерте ее снимают, если требуется равномерное распространение волн по всем направлениям.
Д. 127. В чем основная причина того, что по мере вашего медленного удаления от оркестра звучание музыкальной пьесы не искажается, а лишь становится тише?
Расстояние до источников звука влияет только на амплитуду колебаний звуковой волны и не влияет на частоту колебаний и разность фаз.
Д. 128. Частоты звуков разговорной речи человека лежат в пределах 100—500 Гц. Какую долю, выраженную в процентах, составляет диапазон частот разговорной речи от диапазона частот звуков, слышимых человеком?
Д. 129. Почему, если человек не увидел взрыва мощного снаряда, взрывная волна застает его врасплох?
Потому что скорость распространения звука в воздухе (340 м/с) существенно ниже скорости распространения света (3•10 8 м/с). По этой причине взрыв снаряда, произошедший на значительном расстоянии, виден за некоторое время до того, как взрывная волна доходит до человека.
Д. 130. Почему даже простейший рупор, сделанный в форме усеченного конуса из плотной бумаги, позволяет донести речь человека на большее расстояние?
Звуковые волны отражаются от стенок такого рупора, таким образом энергия звука передается вся в нужном направлении, и не рассеивается по всем направлениям.
Д. 131. Для чего природа наградила человека не одним, а двумя органами слуха — правым и левым ухом?
Для того, чтобы можно было определить направление источника звука по разности фаз.
Д. 132. С какой основной целью строители древних русских церквей замуровывали в стены и своды небольшие керамические кувшины-голосники открытым горлышком внутрь помещений?
Стены церкви передают голосникам звуковые колебания. При совпадении частоты колебаний с собственной частотой голосника, возникает резонанс и голосник начинает издавать звук собственной частоты. Таким образом, большое количество голосников с разной собственной частотой колебаний обеспечивают усиление звука пения церковного хора.
Д. 133. Почему воет ветер в печной трубе?
Вихревые потоки, возникающие вблизи стенок внутри трубы, являются источниками продольных упругих волн. Если частота этих волн совпадает с собственной частотой колебаний трубы, то труба станет источником звуков волны собственной частоты.
Д. 134. Предложите способ, как с помощью двух хрустальных одинаковых бокалов выяснить, какие волны — высокой или низкой частоты — поглощает вода в большей степени.
Следует налить в один бокал воды, а второй оставить пустым. Затем нужно послушать звучание обоих бокалов и сравнить их тональность. Если звук бокала с водой выше, то это означает, что вода поглощает низкие частоты. Если ниже - значит вода в большей степени поглощает высокие частоты.
Д. 135. Проведите эксперимент: наполните на 3/4 объема один из двух хрустальных одинаковых бокалов (или стаканов из тонкого стекла) простой водой, а другой — таким же количеством газированной воды. Проанализируйте звучание сосудов и состояние жидкостей при возбуждении в них колебаний. Попытайтесь объяснить, почему в высокие хрустальные бокалы принято наливать небольшое количество шампанского.
Звук бокала с газированной водой при постукивании по нему звучит ниже и более глухо, при этом из газированной воды начинают более интенсивно выделяться пузырьки. Это означает, что на образование пузырьков расходуется энергия звуковых колебаний высоких частот. Хрустальные бокалы наполняют небольшим количеством шампанского, чтобы они не теряли свою благозвучность.
Плотность воздуха на уровне моря существенно выше, чем в горах. В связи с этим затухание амплитуды колебаний молекул воздуха при распространении звуковой волны происходит сильнее в горах.
Д. 125. Изменится ли частота и скорость распространения звуковых волн, если пианист сильнее ударит по клавише рояля?
Не изменится. Сила удара по клавише рояля влияет только на амплитуду волны. Частота волны зависит от тональности клавиши, а скорость распространения - от среды, в которой волна распространяется.
Д. 126. Почему крышка рояля при аккомпанировании певцу закрыта, на фортепианном концерте приподнята, а на джазовом концерте ее часто совсем снимают?
Крышка рояля в закрытом положении препятствует распространению звука, поэтому при аккомпанировании певцу, ее закрывают, чтобы рояль не заглушал певца. На фортепианном концерте крышку приподнимают, т.к. она служит для направления звуковых волн в зал. На джазовом концерте ее снимают, если требуется равномерное распространение волн по всем направлениям.
Д. 127. В чем основная причина того, что по мере вашего медленного удаления от оркестра звучание музыкальной пьесы не искажается, а лишь становится тише?
Расстояние до источников звука влияет только на амплитуду колебаний звуковой волны и не влияет на частоту колебаний и разность фаз.
Д. 128. Частоты звуков разговорной речи человека лежат в пределах 100—500 Гц. Какую долю, выраженную в процентах, составляет диапазон частот разговорной речи от диапазона частот звуков, слышимых человеком?
Д. 129. Почему, если человек не увидел взрыва мощного снаряда, взрывная волна застает его врасплох?
Потому что скорость распространения звука в воздухе (340 м/с) существенно ниже скорости распространения света (3•10 8 м/с). По этой причине взрыв снаряда, произошедший на значительном расстоянии, виден за некоторое время до того, как взрывная волна доходит до человека.
Д. 130. Почему даже простейший рупор, сделанный в форме усеченного конуса из плотной бумаги, позволяет донести речь человека на большее расстояние?
Звуковые волны отражаются от стенок такого рупора, таким образом энергия звука передается вся в нужном направлении, и не рассеивается по всем направлениям.
Д. 131. Для чего природа наградила человека не одним, а двумя органами слуха — правым и левым ухом?
Для того, чтобы можно было определить направление источника звука по разности фаз.
Д. 132. С какой основной целью строители древних русских церквей замуровывали в стены и своды небольшие керамические кувшины-голосники открытым горлышком внутрь помещений?
Стены церкви передают голосникам звуковые колебания. При совпадении частоты колебаний с собственной частотой голосника, возникает резонанс и голосник начинает издавать звук собственной частоты. Таким образом, большое количество голосников с разной собственной частотой колебаний обеспечивают усиление звука пения церковного хора.
Д. 133. Почему воет ветер в печной трубе?
Вихревые потоки, возникающие вблизи стенок внутри трубы, являются источниками продольных упругих волн. Если частота этих волн совпадает с собственной частотой колебаний трубы, то труба станет источником звуков волны собственной частоты.
Д. 134. Предложите способ, как с помощью двух хрустальных одинаковых бокалов выяснить, какие волны — высокой или низкой частоты — поглощает вода в большей степени.
Следует налить в один бокал воды, а второй оставить пустым. Затем нужно послушать звучание обоих бокалов и сравнить их тональность. Если звук бокала с водой выше, то это означает, что вода поглощает низкие частоты. Если ниже - значит вода в большей степени поглощает высокие частоты.
Д. 135. Проведите эксперимент: наполните на 3/4 объема один из двух хрустальных одинаковых бокалов (или стаканов из тонкого стекла) простой водой, а другой — таким же количеством газированной воды. Проанализируйте звучание сосудов и состояние жидкостей при возбуждении в них колебаний. Попытайтесь объяснить, почему в высокие хрустальные бокалы принято наливать небольшое количество шампанского.
Звук бокала с газированной водой при постукивании по нему звучит ниже и более глухо, при этом из газированной воды начинают более интенсивно выделяться пузырьки. Это означает, что на образование пузырьков расходуется энергия звуковых колебаний высоких частот. Хрустальные бокалы наполняют небольшим количеством шампанского, чтобы они не теряли свою благозвучность.