Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 4380
2017-10-18 
Расположенная вертикально стеклянная трубка частично погружена в воду. К открытому концу трубки подносят камертон, частота колебаний которого равна $\nu = 1 кГц$, и начинают изменять глубину погружения. Каждый раз, когда она изменяется на $\Delta h =17 см$, громкость звука усиливается. Найти скорость звука в воздухе.
Решение:
Усиление звука при изменении длины воздушного столба в трубке обусловлено явлением акустического резонанса. Поскольку при изменении глубины погружения трубки условия у ее верхнего торца и на границе воздух - вода внутри трубки остаются неизменными, новое усиление звука должно наблюдаться, когда длина воздушного столба в трубке изменяется на величину, равную половине длины волны звука. Поэтому $\Delta h = \lambda /2$. Учитывая, что скорость распространения волны $v$, частота колебаний $\nu$ и длина волны $\lambda$ связаны соотношением $v = \lambda \nu$, получим, что искомая скорость звука равна
$v = 2 \Delta h \nu = 340 м/с$.
Отметим, что минимальная длина воздушного столба в трубке, при которой будет наблюдаться усиление звука, должна быть равна $\lambda /4 = \Delta h/2 = 8,5 см$, т.к. вблизи верхнего конца трубки - "свободного конца" - при резонансе должна находиться пучность, а вблизи нижнего конца воздушного столба - "закрепленного конца" - должен находиться узел стоячей волны.
Расположенная вертикально стеклянная трубка частично погружена в воду. К открытому концу трубки подносят камертон, частота колебаний которого равна $\nu = 1 кГц$, и начинают изменять глубину погружения. Каждый раз, когда она изменяется на $\Delta h =17 см$, громкость звука усиливается. Найти скорость звука в воздухе.
Решение:
Усиление звука при изменении длины воздушного столба в трубке обусловлено явлением акустического резонанса. Поскольку при изменении глубины погружения трубки условия у ее верхнего торца и на границе воздух - вода внутри трубки остаются неизменными, новое усиление звука должно наблюдаться, когда длина воздушного столба в трубке изменяется на величину, равную половине длины волны звука. Поэтому $\Delta h = \lambda /2$. Учитывая, что скорость распространения волны $v$, частота колебаний $\nu$ и длина волны $\lambda$ связаны соотношением $v = \lambda \nu$, получим, что искомая скорость звука равна
$v = 2 \Delta h \nu = 340 м/с$.
Отметим, что минимальная длина воздушного столба в трубке, при которой будет наблюдаться усиление звука, должна быть равна $\lambda /4 = \Delta h/2 = 8,5 см$, т.к. вблизи верхнего конца трубки - "свободного конца" - при резонансе должна находиться пучность, а вблизи нижнего конца воздушного столба - "закрепленного конца" - должен находиться узел стоячей волны.
