粤沪八年级物理上册 第二章 声音与环境 同步辅导 弹子球与声速.docVIP

弹子球与声速

力学中碰撞一章中我们已经知道,两个质量相等的弹性小球作正面碰撞的时候二者交换速度,也就是说,已知两个质量相等的弹性小球A和B置于光滑水平面上,开始B球静止不动,A球以速度V正对着B球匀速运动,则当两球相撞后,A球停下来静止不动,而B球则以V向前运动。

现在我们来看看飘在空气中的这么这么多的空气分子,它们也可以大致看成象上面介绍的那种理想小球的,这些小球之间往往有很大的距离,通常是他们自身直径的10倍左右,我们现在假设这一群彼此之间几乎没有吸引力或者是排斥力的小球静止在太空中,由于失重他们也不会往下掉,现在呢,我拿一块木板以某个速度从某个地方往前推一下,于是被木版撞上的这些小球就以某个速度往前跑了,直到碰到下一个小球为止,如果跟下一个小球正碰,则发生速度交换,于是,我们可以知道,在正前方的小球的速度都一直是开始那个小球的速度往前传播的。其他方向的当然没有这么快,但是我们不要忘了,空气中的分子数目真的是大的不得了,正前方的小球好多好多的。

如果我现在每秒钟扇动一下我的这块木版,则在木版正前方X米处的分子就会在X/V秒后开始振动,这里的V呢就是最上面说的空气分子的运动速度,而所有这些点的振动频率都跟我扇动木板的频率一样的,也就达到了我传播声音的目的了,而这种振动朝前传播的速度就正好是空气分子的运动速度。

自从布朗运动被发现以后,我们都知道一切物质都在做热运动,就是大量的无规则的振动,空气分子也一样,而且我们还可以猜测,这个速度就应该等于声音传播的速度,你看,我们完全可以从理论上推导出空气分子作无规则热运动的速度,是不是很厉害。

以后我们还会知道,分子热运动是温度的本质,以前我们有的那种冷热的感觉不具有可度量性,热运动动能才是温度的本质,温度越高,分子热运动的速度就越快,于是我们就知道,温度越高,空气中的声速就应该越快,于是,我们还可以通过测量声速来测量空气的温度呢：）你看,是不是很有用呢？

物理的魅力或者说自然界的魅力才是吸引人们去研究它的真正源动力,祝广大同学们学习进步！