Câu hỏi:

27/06/2025 1

Một âm thoa được giữ ở phía trên miệng của ống hình trụ A sao cho hai nhánh âm thoa nằm trong mặt phẳng chứa trục ống A, vuông góc với trục của ống và một nhánh âm thoa nằm gần sát miệng ống như hình bên. Bình chứa nước B được nâng lên hay hạ xuống để thay đổi mực nước và do đó thay đổi chiều dài của cột không khí trong ống A. Âm thoa dao động tạo ra sóng âm trong cột không khí với tần số 312 Hz.

Một âm thoa được giữ ở phía trên miệng của ống hình trụ A sao cho hai nhánh âm thoa nằm trong mặt phẳng chứa trục ống A, vuông góc với trục của ống và một nhánh âm thoa nằm gần sát miệng ống như hình bên. Bình chứa nước B được nâng lên hay hạ xuống để thay đổi mực nước và do đó thay đổi chiều dài của cột không khí trong ống A. Âm thoa dao động tạo ra sóng âm trong cột không khí với tần số 312 Hz.  a. Khi nhiệt độ không khí là \({20^^\circ }C\), làm thí nghiệm thấy rằng chiều dài ngắn nhất của cột không khí bằng \({L_1}\) thì nghe được âm to nhất. Khi hạ dần bình B xuống thì lần kế tiếp gần nhất nghe được âm to nhất ứng với chiều dài của cột không khí là \({L_2}\). Biết \({L_2} - {L_1} = 0,55m\), tính tốc độ truyền âm trong không khí ở nhiệt độ này.  B. Cho biết tốc độ truyền âm trong không khí phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức \(v = a{(T/{T_0})^{1/2}}\) (m/s), trong đó T là nhiệt độ của không khí tính bằng Ken-vin, \({T_0} = 273,15K\) và a là một hằng số. Tính chiều dài ngắn nhất của cột không khí khi nghe được âm to nhất nếu nhiệt độ không khí là \({30^^\circ }C\). (ảnh 1)

a. Khi nhiệt độ không khí là \({20^^\circ }C\), làm thí nghiệm thấy rằng chiều dài ngắn nhất của cột không khí bằng \({L_1}\) thì nghe được âm to nhất. Khi hạ dần bình B xuống thì lần kế tiếp gần nhất nghe được âm to nhất ứng với chiều dài của cột không khí là \({L_2}\). Biết \({L_2} - {L_1} = 0,55m\), tính tốc độ truyền âm trong không khí ở nhiệt độ này.

B. Cho biết tốc độ truyền âm trong không khí phụ thuộc vào nhiệt độ theo biểu thức \(v = a{(T/{T_0})^{1/2}}\) (m/s), trong đó T là nhiệt độ của không khí tính bằng Ken-vin, \({T_0} = 273,15K\) và a là một hằng số. Tính chiều dài ngắn nhất của cột không khí khi nghe được âm to nhất nếu nhiệt độ không khí là \({30^^\circ }C\).

Quảng cáo

Trả lời:

verified
Giải bởi Vietjack
Sóng tới từ nguồn âm giao thoa với sóng phản xạ, tạo thành sóng dừng có các nút và bụng xen kẽ. Khi chiều dài cột không khí trong ống có giá trị là \(\frac{\lambda }{4},\frac{{3\lambda }}{4},\frac{{5\lambda }}{4},...\) thì xảy ra hiện tượng cộng hưởng, ta nghe thấy âm to nhất. Lúc đó, đầu hở của ống là một bụng, vị trí mặt nước trong ống là một nút sóng. Chiều dài ngắn nhất \({L_1}\) từ đầu hở của ống tới vị trí mặt nước trong ống là \(\frac{\lambda }{4}\) thì nghe được âm to nhất lần đầu tiên. Khi hạ dần bình xuống thì lần kế tiếp gần nhất nghe được âm to nhất ứng với chiều dài cột không khí là \({L_2} = \frac{{3\lambda }}{4}\)

Gọi bước sóng của sóng âm ở nhiệt độ không khí 20°C là \({\lambda _{20}}\).

\({L_2} - {L_1} = \frac{{{\lambda _{20}}}}{2} = 0,55{\mkern 1mu} {\rm{m}} \Rightarrow {\lambda _{20}} = 1,1{\mkern 1mu} {\rm{m}}\)

Tốc độ truyền âm trong cột không khí ở 20°C, \({v_{20}}\), là:

\({v_{20}} = {\lambda _{20}}f = 343,2{\mkern 1mu} {\rm{m/s}}\)

Do a là một hằng số, tốc độ truyền âm ở nhiệt độ 30°C, \({v_{30}}\), thỏa mãn

\(\frac{{{v_{20}}}}{{{v_{30}}}} = \sqrt {\frac{{{T_{20}}}}{{{T_{30}}}}} \)

Trong đó \({T_{20}},{T_{30}}\) (tính bằng Ken-vin) lần lượt là nhiệt độ không khí ở 20°C và 30°C.
\({v_{30}} = 343,2\sqrt {\frac{{30 + 273,15}}{{20 + 273,15}}}  \approx 349{\mkern 1mu} {\rm{m/s}}\)

Bước sóng của sóng âm khi nhiệt độ không khí 30°C

\({\lambda _{30}} = \frac{{{v_{30}}}}{f} \approx 1,12{\mkern 1mu} {\rm{m}}\)

Chiều dài ngắn nhất của cột không khí khi nghe được âm rõ nhất là \(\frac{{{\lambda _{30}}}}{4} \approx 0,28{\mkern 1mu} {\rm{m}}\).

CÂU HỎI HOT CÙNG CHỦ ĐỀ

Lời giải

C. \(F\).           

Câu 2

Lời giải

B. \(\frac{{{{8.10}^{ - 7}}I}}{d}\)                      

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 5

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Câu 6

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP

Lời giải

Bạn cần đăng ký gói VIP ( giá chỉ từ 199K ) để làm bài, xem đáp án và lời giải chi tiết không giới hạn.

Nâng cấp VIP