Question

最后一道物理题

某中学8年级课外活动小组的同学为了体验声音在不同介质是传播速度不同的物理现象，他们请一位同学在输送水的直铁管道（充满水）上敲击一下，使铁管发出清脆的声音，其余同学沿铁管分别在不同位置耳朵贴近铁管听声。实验结束后，A同学说自己只听到一次响声；B同学说自己听到两次响声；C同学说自己听到三次响声。已知声音在空气中的传播速度是v空=5100m/s，在水中的速度是v水=1700m/s，在铁轨中的传播速度是v铁=5100m/s。请通过计算说明：在铁管上某处敲响一次，A,B,C三位同学的位置到敲击点的距离各在什么范围内？（请写出计算过程和对结论的分析过程）

Answer 1

分析：声音到达人耳的先后顺序（传声物质）依次是：铁、水、空气。设声音传播的距离为s。要分辨（相邻的）空气和水传来的声音，应有：S1/340m/s-S2/1700m/s>>0.1s，解得：S1≥42.5m；要分辨（相邻的）水和铁传来的声音，应有：S2/1700m/s-S2/5100m/s≥0.1s，解得：S2≥255m。
结论：C同学与敲击处的距离s≥255m时，三种物质传播的声音到达听声者的间隔时间均等于或大于0.1s，能听到三次敲击声。B同学与敲击处的距离255m>s≥42.5m时，水和铁传播的声音到达听声者的间隔时间小于0.1s（不能区分），但水和空气传播的声音到达听声者的间隔时间仍然等于或大于0.1s，能听到两次敲击声。A同学与敲击处的距离s<42.5m时，任意两种物质传播的声音到达听声者的间隔时间均小于0.1s，只能听到一次敲击声。