Question

某班同學為了體驗聲音在不同介質中傳播速度不同的物理現(xiàn)象，他們來到自來水廠附近進行實地探究活動．活動時請一位同學在輸送水的直鐵管道(充滿水)上敲擊一下，使鐵管發(fā)出清脆的聲音，其余同學沿鐵管分別在不同位置把耳朵貼近鐵管聽聲．實驗結束以后：A同學說自己只聽到了一次響聲；B同學說自己聽到了兩次響聲；C同學說自己聽到了三次響聲．已知聲音在空氣中的傳播速度是340 m/s，在水中的傳播速度是1700 m/s，在鋼鐵中的傳播速度是5100 m/s，人能夠區(qū)分時間間隔為0.1 s以上的聲音．請你通過計算說明：

(1)A、B、C三位同學聽到的聲音各是通過什么介質傳來的；說明先后順序．

(2)A、B、C三位同學的位置到敲擊點的距離范圍各是多少．

Answer 1

答案：
解析：

　　(1)A同學聽到的一次聲音是通過鐵管、水和空氣傳來的．

　　B同學聽到的兩次聲音中第一聲是通過鐵管和水傳來的，第二聲是通過空氣傳來的．

　　C同學聽到的三次聲音中第一聲是通過鐵管傳來的，第二聲是通過水傳來的，第三聲是通過空氣傳來的．

　　(2)A同學到敲擊點的距離s₁＜42.5 m，B同學到敲擊點的距離42.5 m≤s₂＜255 m，C同學到敲擊點的距離s₃≥255 m．

　　提示：(1)固體、液體、氣體都可以傳播聲音，敲擊一次鐵管，聲音可以分別通過空氣、水、鐵管傳播到其他同學的耳中．聲音在鐵中傳播速度最快，其次是水，在空氣中傳播速度最慢，如果通過空氣、水、鐵管傳來的聲音兩兩間隔都在0.1 s以內，三個聲音混在了一起，只能聽到一次聲音．如果通過鐵管傳來的聲音與通過水傳來的聲音時間間隔小于0.1 s，而通過水傳來的聲音與通過空氣傳來的聲音時間間隔在0.1 s以上，就能聽到兩次聲音．如果通過鐵管傳來的聲音與通過水傳來的聲音時間間隔大于0.1 s，通過水傳來的聲音與通過空氣傳來的聲音間隔也大于0.1 s，三個聲音將被區(qū)分開．所以A同學聽到的一次聲音是通過鐵管、水和空氣傳來的．B同學聽到的兩次聲音中第一聲是通過鐵管和水傳來的，第二聲是通過空氣傳來的．C同學聽到的三次聲音中第一聲是通過鐵管傳來的，第二聲是通過水傳來的，第三聲是通過空氣傳來的．

　　(2)設A同學在離鐵管的距離為s₁，由通過水傳到A的聲音與通過空氣傳到A的聲音時間間隔小于0.1 s可知，－＜0.1 s，解得s₁＜42.5 m；設B同學離鐵管的距離為s₂，由通過鐵管傳到B的聲音與通過水傳到B的聲音時間間隔小于0.1 s，而通過水傳到B的聲音與通過空氣傳到B的聲音時間間隔在0.1 s以上可知，－＜0.1 s，－≥0.1 s，解得42.5 m≤s₂＜255 m；設C同學離鐵管的距離為s₃，由通過鐵管傳到C的聲音與通過水傳到C的聲音時間間隔大于0.1 s可知，－≥0.1 s，解得s₃≥255 m．