Trả lời câu hỏi - Mục Luyện tập trang 65

1. Nội dung câu hỏi: 

Có thể xác định tốc độ truyền âm trong không khí thông qua việc đo khoảng thời gian từ lúc bắt đầu thả một vật rơi tự do từ độ cao so với một bề mặt cứng đến khi nghe được âm phát ra từ va chạm của vật với bề mặt. Thực hiện thí nghiệm này và so sánh kết quả đo được với kết quả trong phương án thí nghiệm (sử dụng ống cộng hưởng).

2. Phương pháp giải: 

Làm thí nghiệm và xử lí số liệu.

3. Lời giải chi tiết: 

Dụng cụ thí nghiệm:

- Sử dụng hai viên sỏi

- Đồng hồ bấm giây

- Một sợi dây dài

Tiến hành thí nghiệm:

- Nên thực hiện thả viên sỏi ở một chiếc giếng cạn (vì giếng cạn có hình dáng giống ống cộng hưởng trong thí nghiệm).

- Thả rơi viên sỏi từ miệng giếng. Khi bắt đầu thả thì bấm nút START để cho đồng hồ thực hiện đo thời gian.

- Đặt tai sát miệng giếng, đến khi nghe được âm thanh phát ra từ quá trình va chạm thì bấm nút STOP để đồng hồ dừng đo thời gian. Đo được thời gian tính từ khi thả đến khi nghe được âm thanh là t.

Xử lí số liệu:

- Đo độ sâu của giếng: buộc một viên sỏi khác vào sợi dây dài, thả xuống giếng cạn, khi nào viên sỏi chạm đáy giếng thì dừng lại (để biết khi nào viên sỏi chạm đáy giếng bằng cách quan sát phương của sợi dây, khi sợi dây không còn phương thẳng đứng nữa thì khi đó viên sỏi đã chạm đáy giếng) điều chỉnh lại sợi dây để nó có phương thẳng đứng, sau đó đo chiều dài sợi dây tính từ vị trí buộc viên sỏi đến vị trí ngang bằng với miệng giếng. Ta thu được độ sâu của giếng cạn là h.

- Thời gian thả rơi vật: $t_1=\sqrt{\frac{2h}{g}}$
- Thời gian âm phản xạ từ đáy giếng lên đến miệng giếng: $t_2=\frac{h}{v}$
Sử dụng công thức: $t=t_1+t_2\iff t=\sqrt{\frac{2h}{g}}+\frac{h}{v}\Rightarrow v=\dots$ để tìm tốc độ truyền âm.