1.聲音在各種介質(zhì)中的傳播速度都很快,所以聲速的測量體現(xiàn)了科學家們超凡的智慧。
(1)歷史上第一個測出空氣中的聲速的人是英國人德罕姆,他的做法是這樣的:1708年的一個晚上,德罕姆站在一座教堂的頂端,注視著遠處一個正在發(fā)射的炮彈,先后不同的炮彈都落在同一個山頂上,山頂距離教堂19.32公里,如圖所示。他在看到炮彈爆炸所發(fā)出閃光后計時,聽見炮彈爆炸聲后停止計時,通過計算就可以得到聲速;并且測量多次,
,作為最后的結(jié)果。若某次測得的時間是56s,這次測出空氣中的聲速是
m/s(計算時忽略火光傳播的時間)。
(2)歷史上第一次測量水中的聲速是在1827年,由瑞士物理學家科拉頓和他的助手在日內(nèi)瓦湖上進行的。兩位測量者分乘在兩只船上,先測出兩船的距離。然后其中一只船在水下放一個鐘,當鐘敲響時,船上的火藥同時發(fā)光。另一只船上則在水里放一個聽音器,他看到火藥發(fā)光后開始計時,聽到了水下鐘聲停止計時,測量的時間為9.6s。實驗結(jié)束后,科拉頓通過計算,得出了水中聲速為1435m/s的結(jié)論。如圖所示,請問科拉頓此次實驗時兩船的距離為多少m?(計算時忽略船的長度對距離的影響)
(3)歷史上第一次測量鋼鐵中的聲速是利用鋼軌完成的。小明也利用同樣方法測量鋼鐵中的聲速。小明發(fā)現(xiàn)某鐵路橋上有一段直直的鐵軌,測得其長度為1020m,他用鐵錘在鐵軌的一端敲擊一下,他的同學小亮在鐵軌的另一端聽到兩下敲擊聲,并測得這兩下敲擊聲相差2.8s,若聲音在空氣中傳播速度為340m/s,則他們此次所測的聲音在鐵軌中的傳播速度是多少?
(4)事實上,在(3)問的實驗中不能總聽到兩下敲擊聲;只有鐵軌足夠長,兩下聲音相隔一定時間,人才能分辨出來。如果小亮分辨兩次聲音至少需要0.14s,為了聽到兩下敲擊聲,第(3)問實驗時,長鐵軌的長度至少為多少m?請利用(3)問的聲速的數(shù)據(jù)進行計算。