初中物理竞赛基础教程:简单声现象
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第2讲简单声现象
2.1 学习提要
2.1.1 声音的产生
声音是由物怅的振动产生的,各种振动着的发声物体郁叫做声源。固体、液体、气体的振动都可以发出声音,成为声源。声音从声源处传播到耳中,引起鼓膜振动,我们就听到了声音。
2.1.2 声音的传播
发声体的振动在空气中是怎样传播的呢?我们不妨先看一下这种现象,如图2 _ 1所示。水平悬挂的长弹簧,原先每一圈弹簧的间距是相等的,当推动它的右端后,可以见到弹簧每一圈的间距发生了变化,弹簧中出现的疏密相间的形状会从右端逐渐传向左端,我们看见的是弹簧形成的疏密。当发声物体振动时,附近的空气分子就会形成像弹簧中一样的疏密。这些疏密相间的形状.向四面八方传播开去就形成了声波,如图2-2所示,是用橡皮锤击打音叉,音叉推动周围的空气形成声波过程的示意图。但要注意在声音的传播过程中,传播的尽是疏密相间的形状和能量,振动的空气分子并没有随声波向前移动。
图2-1 图2-2 图2-3
声音的传播需要物质(介质),在没有传声物质的空间(真空)中是无法传播的。如图2 - 3 为真空铃实验装置,当接通电源可清楚地听到铃声。在用抽气机抽出玻璃罩里面空气的过程中,可以发现里面闹钟发出的声音越来越小。当玻璃罩里面的空气被抽光时,声音就无法传播出来了。停止抽气,并让空气重新进人玻璃钟罩内,铃声将会重新出现。这一实验研究说明声音无法在真空中传播,声音的传播依赖于介质。
声音的传播需要时间,在不同的介质中声速不同,如表2-1所示。一般情况下,v固体>v液体>v气体。声速还跟介质的温度有关。如:15℃时空气中的声速为340m/s,气温每升高1℃,声音在空气中传播的速度就增加0.6 m/s。
物质 声音的传播速度(m/s) 与空气中声速的比较
空气(15℃) 340 1.0 倍
水 1500 4.4倍
木材(松树) 3300 9.7倍
铁、玻璃 5000 14.7 倍
表2-1 不同介质中声音的传播速度
声音在传播过程中遇到障碍物,会发生以下情况:一部分声音在障碍物表面反射,出现回声现象,它符合光的反射定律。人耳能分辨出两次声音的时间间隔一般为0.1s以上,所以与原声到达人耳的时间差大于0.1s如人就觉得有回音。例如北京天坛回音壁先滑圆型墙壁能使声音发主多次反射,这样就能听到另一端人的讲话声。另一部分会绕过障碍物,我们能隔墙听到相邻房间中的声音就是这种情况。
2.1.3 声音的种类
使人感到愉快的声音为乐音,它是声源有规律振动时产生的,如钢琴、胡琴等乐器在演奏乐曲时发出的声音就是乐音;令人厌烦的声音为噪声,一般桌由声源的无规律振动产生的,如汽车嘞叭声、机器的轰鸣声等。
减弱噪声的措施有三种:①削弱声源。例如在噪声源处装上吸收噪声的仪器(消声器)等。②在传播过程中隔声、吸声。例如在高等级公路两侧装上隔音板使噪声被反射,或种植—定宽度的林带使噪声被吸收等。③在接收处减弱噪声。如在人耳处戴上耳塞,或在耳中塞—小团棉花等。
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