Terus ke kandungan
IGCSE·Tuition
Fizik · Pelajaran

Bandingkan perjalanan bunyi dalam medium berbeza

Bunyi seolah-olah hanya tiba, jadi soalan mengapa ia tiba lebih cepat melalui dinding daripada melalui udara mudah dilangkau.

Dalam halaman ini
  1. Mengapakah medium mengubah laju?
  2. Apakah yang kekal sama di sempadan?
  3. Contoh berlangkah
  4. Kesilapan yang perlu diperhatikan
  5. Semak diri
  6. Ke mana pelajaran ini menuju seterusnya

Bunyi bergerak paling laju dalam pepejal, lebih perlahan dalam cecair dan paling perlahan dalam gas, dan ia tidak boleh merentasi ruang hampa (vacuum). Sebabnya ialah bunyi ialah gelombang zarah yang bergetar, jadi betapa rapat dan kuat zarah terikat menentukan seberapa cepat getaran dipindahkan.

Kemahiran ini muncul dalam spektrum elektromagnet dan bunyi sebagai soalan perbandingan, pengiraan masa atau penerangan pendek menggunakan idea zarah.

Mengapakah medium mengubah laju?

Gelombang bunyi bersifat membujur. Zarah bergetar ke depan dan ke belakang sepanjang arah gelombang bergerak, membentuk mampatan dan regangan. Setiap zarah hanya memindahkan gangguan kepada jirannya.

Dalam gas, zarah berjauhan, jadi setiap satu mesti bergerak jauh sebelum bertemu yang seterusnya. Dalam cecair, zarah lebih dekat. Dalam pepejal, zarah paling dekat dan dikekalkan pada tempatnya oleh daya kuat, jadi gangguan merambat hampir serta-merta.

Nilai berikut ialah nilai bulat untuk perbandingan sahaja. Soalan anda akan memberi nilai yang perlu digunakan.

MediumLaju bunyi anggaran
Udara330 m/s
Air1500 m/s
Keluli5000 m/s
Ruang hampatiada bunyi

Apakah yang kekal sama di sempadan?

Punca menetapkan frekuensi. Apabila gelombang memasuki medium baharu, frekuensi tidak berubah, tetapi laju berubah, jadi panjang gelombang berubah. Medium yang lebih laju memberi panjang gelombang lebih panjang untuk frekuensi yang sama, menggunakan panjang gelombang = laju ÷ frekuensi.

Contoh berlangkah

Bunyi berfrekuensi 440 Hz bergerak 1650 m melalui udara, kemudian jarak yang sama melalui air. (Data contoh rekaan, menggunakan laju bulat di atas.) Cari masa yang diambil dalam setiap satu dan panjang gelombang dalam setiap satu.

Langkah 1, masa, menggunakan masa = jarak ÷ laju: dalam udara, 1650 ÷ 330 = 5.0 s. Dalam air, 1650 ÷ 1500 = 1.1 s.

Langkah 2, panjang gelombang, menggunakan panjang gelombang = laju ÷ frekuensi: dalam udara, 330 ÷ 440 = 0.75 m. Dalam air, 1500 ÷ 440 = 3.4 m (kepada 2 angka bererti).

Langkah 3, semak: 330 × 5.0 = 1650 m, 1500 × 1.1 = 1650 m, 440 × 0.75 = 330 m/s dan 440 × 3.4 = 1496 m/s, hampir 1500 m/s kerana pembundaran.

Langkah 4, tafsir: bunyi merentasi jarak yang sama kira-kira 4.5 kali lebih cepat dalam air, dan panjang gelombangnya kira-kira 4.5 kali lebih panjang, manakala frekuensi kekal 440 Hz.

Kesilapan yang perlu diperhatikan

Kesilapan lazim ialah menyangka bunyi paling laju dalam gas kerana gas “mudah menyebar”. Seorang pelajar menulis “bunyi lebih laju dalam udara kerana zarah bergerak bebas”.

Jawapan yang salah: Bunyi bergerak paling laju dalam udara kerana zarah boleh bergerak ke sana sini.

Pergerakan bebas tidak membantu, kerana gangguan mesti dipindahkan dari zarah ke zarah.

Pembetulannya ialah zarah yang rapat dan terikat kuat memindahkan getaran dengan lebih cepat, jadi pepejal membawa bunyi paling laju dan gas paling perlahan. Sebutlah “zarah lebih rapat, pemindahan lebih pantas”.

Semak diri

1. Susun udara, keluli dan air mengikut laju bunyi yang bertambah dan berikan sebabnya.

Lihat jawapan

Udara, kemudian air, kemudian keluli. Zarah paling berjauhan dalam gas dan paling rapat dalam pepejal, jadi pepejal memindahkan getaran paling cepat.

2. Seorang pekerja mengetuk landasan keluli. Pekerja lain pada jarak 2000 m mendengar bunyi melalui landasan dan, kemudian, melalui udara. Gunakan 5000 m/s dan 330 m/s. Cari setiap masa.

Lihat jawapan

Keluli: 2000 ÷ 5000 = 0.40 s. Udara: 2000 ÷ 330 = 6.06, jadi 6.1 s (kepada 2 angka bererti). Semak: 330 × 6.06 = 1999.8 m. Bunyi melalui landasan tiba dahulu.

3. Mengapakah angkasawan di luar kapal angkasa memerlukan radio untuk bercakap sesama mereka?

Lihat jawapan

Angkasa hampir menjadi ruang hampa, jadi tiada zarah untuk memindahkan bunyi. Gelombang radio bersifat elektromagnet dan tidak memerlukan medium.

Ke mana pelajaran ini menuju seterusnya

Idea laju yang sama menyokong pengiraan dalam menggunakan masa gema dengan perjalanan pergi dan balik. Jika persamaan gelombang perlu diulang kaji, kembali kepada kelakuan gelombang.

Menerangkan “mengapa” dalam bahasa zarah ialah tempat pelajar kehilangan markah walaupun nombornya betul. Guru boleh mendengar penerangan anda dan memperkemasnya, seperti dalam tuisyen Physics dalam talian satu dengan satu.

Soalan lazim

Mengapakah bunyi lebih laju dalam pepejal daripada dalam gas?

Bunyi dipindahkan oleh zarah yang berlanggar atau menolak jiran mereka. Dalam pepejal, zarah dipadatkan rapat dan terikat bersama, jadi getaran merambat dengan cepat. Dalam gas, zarah berjauhan, jadi getaran mengambil masa lebih lama untuk dipindahkan.

Mengapakah bunyi tidak boleh merentasi ruang hampa?

Bunyi ialah gelombang membujur yang terdiri daripada zarah bergetar. Ruang hampa tidak mempunyai zarah untuk memindahkan getaran, jadi bunyi tidak boleh merentasinya. Cahaya, sebaliknya, ialah gelombang elektromagnet dan tidak memerlukan bahan.

Apakah yang kekal sama apabila bunyi masuk dari udara ke dalam air?

Frekuensi kekal sama, kerana ia ditetapkan oleh punca. Laju berubah, jadi panjang gelombang turut berubah, mengikut laju = frekuensi × panjang gelombang. Panjang gelombang lebih panjang dalam air kerana lajunya lebih besar.

Dikemas kini:

Langkah seterusnya

Jika anda boleh menyebut laju tetapi sukar menerangkannya, guru satu dengan satu boleh menelusuri penaakulan zarah bersama anda sehingga penerangan itu datang tanpa diminta.

Kelas percubaan berbayar satu jam pada kadar guru yang disahkan, bermula RM80. Yuran lain, jadual dan susunan seterusnya disahkan terus bersama guru selepas kelas percubaan.

Tuisyen diatur bersama ibu bapa atau penjaga. Hantar halaman ini kepada mereka melalui WhatsApp supaya mereka boleh bertanya bagi pihak anda.

Ibu bapa atau penjaga? Tanya di sini

9,000+ pelajar telah dibantu melalui perkhidmatan kami