Тип 21 № 4438 

Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Механика
i
Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему у басовых труб органа длины большие, а у труб с высокими тонами — маленькие. Органная труба открыта с обоих концов и звучит при продувании через нее потока воздуха.
Спрятать решениеРешение. 1. Громкий звук бывает, когда на выходе из органной трубы устанавливается пучность стоячей волны, так как вблизи пучности колебания воздуха происходят с максимальной амплитудой, а амплитуда определяет громкость звука.
2. Поскольку труба открыта с обоих концов, то пучность также должна устанавливаться и на входе трубы.
3. Поэтому для наиболее громкого звучания минимальная длина трубы должна быть равна половине длины волны — при этом посередине трубы находится узел стоячей волны, а на ее концах - две пучности.
4. Звуки низкой частоты
(басы) соответствуют большим длинам волн, а высокой частоты — маленьким длинам волн, поскольку длина волны
а скорость звука V не зависит от его частоты.
5. Таким образом, размеры трубы пропорциональны длине волны звука: чем частота звука ниже, тем длина трубы больше, и наоборот.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае п. 1-5) и исчерпывающие верные рассуждения с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае - установление стоячей волны в органной трубе, связь амплитуды колебаний воздуха с громкостью звука, а также формулы для связи длины волны и частоты звука). | 3 |
| Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, и дано правильное объяснение, но содержится один из следующих недостатков. В представленных записях содержатся лишь общие рассуждения без привязки к конкретной ситуации задачи. ИЛИ Рассуждения, приводящие к ответу, представлены не в полном объеме, или в них содержатся логические недочеты. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Указаны не все необходимые явления и физические законы, даже если дан правильный ответ на вопрос задания. ИЛИ Указаны все необходимые явления и физические законы, но в некоторых из них допущена ошибка, даже если дан правильный ответ на вопрос задания. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Здравствуйте!
А почему в решении вы объясняете громкость звука, тогда как в задаче просят установить зависимость между размером труб и ВЫСОТОЙ ТОНА? Ведь высота тона - это не громкость звука. Насколько я знаю, высота звука зависит от частоты. Может я конечно ошибаюсь)
Здравствуйте!
Всё верно, тон звука определяется его частотой. Когда вы продуваете через трубу воздух, в трубе возникают колебания всех частот, но волны некоторых частот быстро затухают, а некоторые, напротив — усиливаются. Чтобы произошло усиление, в трубе должно укладываться целое число полуволн. Таким образом, для усиления низких частот, которым соответствуют длинные волны нужны длинные трубы, а для усиления высоких — маленькие.