声 音 的 速 度

2018-04-13 09:13
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   思考:雷雨天气令人恐惧。当雷雨出现时,我们通常先看到闪电,片刻之后才会听到吓人的雷声。这种时间差出现的原因在于光和声的速度不同。光非常快,以至于我们只能用专业的仪器才能测出它的速度,而声音的速度我们自己就可以测量出来。


   材料:几个气球、1个大头针、1只秒表、1把卷尺、1个小型计算器、笔和纸、1个小伙伴


   步骤:这个实验需要开阔的场地,因此最好选择草地或田野作为实验地

   用卷尺量出一段300米长的距离,然后你们面对面站在两端。吹起一个气球,用大头针扎破气球,然后就会出现一声很大的爆裂声。站在另一端的人拿着秒表测出爆裂时间,也就是说从他看到气球爆裂到听到爆裂声的时间间隔。再将实验重复几次,并记下实验的次数。每次听到爆裂声后不要再将秒表调回去,而是计算出总时间。实验重复的次数越多,所得出的结果也就越精确。最后计算声音的速度:将总时间以秒为单位除以实验的次数(X秒+Y次=Z)得到所求时间的平均值;接下来用你们之间的距离(300米)除以所测出的时间平均值(300米+Z),得出的结果就是每秒钟声音可以走多少米。

   现象:求出的结果肯定在大约每秒钟340米左右。如果出现一定的偏差,那是因为测量不精确。用秒表测出的时间应该在一秒钟左右。如果有误差,那就是按秒表时个人反应速度的问题了。在这种情况下,大家的反应速度各有不同。

   原理:于光速相比,声音的速度要慢的多。在20摄氏度的空气中,声速为每秒钟340米,也就是说每小时声音可以走1224千米。而光的速度大约为每秒30万千米,这比声速不知道快了多少倍!所以我们会先看到气球爆裂,而后才听到爆裂的声音。


   现在如果你想测出雷暴与你的距离,那么必须算出看到闪电和听到雷声的时间差。比如时间差是5秒,就必须用340乘以5,结果是1700米。也就是说,雷电与你之间的距离是1.7千米。

   如果飞机飞得比声音快,那么它就是以超音速飞行。在这种情况下,它甚至能以巨大的音爆冲破音障。音障并不是真正意义上的墙,它只是一种可以听见的冲击波。当飞机飞行的速度超过声速时,它就会出现。人们以马赫为单位来计算高速飞机的速度。马赫就等于声速,马赫就是声音速度的两倍。这一单位是以奥地利物理学家恩斯特·马赫的名字来命名的。王红梅    


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