Question

某班同学为了体验声音在不同介质中传播速度不同的物理现象，他们来到自来水厂附近进行实地探究活动．活动时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把耳朵贴近铁管听声．实验结束以后：A同学说自己只听到了一次响声；B同学说自己听到了两次响声；C同学说自己听到了三次响声．已知声音在空气中的传播速度是340 m/s，在水中的传播速度是1700 m/s，在钢铁中的传播速度是5100 m/s，人能够区分时间间隔为0.1 s以上的声音．请你通过计算说明：

(1)A、B、C三位同学听到的声音各是通过什么介质传来的；说明先后顺序．

(2)A、B、C三位同学的位置到敲击点的距离范围各是多少．

Answer 1

答案：
解析：

　　(1)A同学听到的一次声音是通过铁管、水和空气传来的．

　　B同学听到的两次声音中第一声是通过铁管和水传来的，第二声是通过空气传来的．

　　C同学听到的三次声音中第一声是通过铁管传来的，第二声是通过水传来的，第三声是通过空气传来的．

　　(2)A同学到敲击点的距离s₁＜42.5 m，B同学到敲击点的距离42.5 m≤s₂＜255 m，C同学到敲击点的距离s₃≥255 m．

　　提示：(1)固体、液体、气体都可以传播声音，敲击一次铁管，声音可以分别通过空气、水、铁管传播到其他同学的耳中．声音在铁中传播速度最快，其次是水，在空气中传播速度最慢，如果通过空气、水、铁管传来的声音两两间隔都在0.1 s以内，三个声音混在了一起，只能听到一次声音．如果通过铁管传来的声音与通过水传来的声音时间间隔小于0.1 s，而通过水传来的声音与通过空气传来的声音时间间隔在0.1 s以上，就能听到两次声音．如果通过铁管传来的声音与通过水传来的声音时间间隔大于0.1 s，通过水传来的声音与通过空气传来的声音间隔也大于0.1 s，三个声音将被区分开．所以A同学听到的一次声音是通过铁管、水和空气传来的．B同学听到的两次声音中第一声是通过铁管和水传来的，第二声是通过空气传来的．C同学听到的三次声音中第一声是通过铁管传来的，第二声是通过水传来的，第三声是通过空气传来的．

　　(2)设A同学在离铁管的距离为s₁，由通过水传到A的声音与通过空气传到A的声音时间间隔小于0.1 s可知，－＜0.1 s，解得s₁＜42.5 m；设B同学离铁管的距离为s₂，由通过铁管传到B的声音与通过水传到B的声音时间间隔小于0.1 s，而通过水传到B的声音与通过空气传到B的声音时间间隔在0.1 s以上可知，－＜0.1 s，－≥0.1 s，解得42.5 m≤s₂＜255 m；设C同学离铁管的距离为s₃，由通过铁管传到C的声音与通过水传到C的声音时间间隔大于0.1 s可知，－≥0.1 s，解得s₃≥255 m．