Дано:
Изменение длины волны (Δλ) = 2,5 м
Скорость звука в воздухе (vвоздух) = 330 м/с
Скорость звука в воде (vводы) = 1500 м/с
а) Определение изменения длины волны при переходе из воды в воздух:
При переходе звуковой волны из одной среды в другую, ее длина волны может измениться по следующей формуле:
Δλ / λ = (v1 - v2) / v2, где v1 и v2 - скорости звука в разных средах
Значение Δλ положительное, если длина волны увеличивается, и отрицательное, если она уменьшается.
В нашем случае звуковая волна переходит из воды в воздух, поэтому:
Δλ / λ = (vводы - vвоздух) / vвоздух
Δλ / λ = (1500 - 330) / 330 = 3.54
Δλ = λ * 3.54 = 2.5 м
Значит, длина волны увеличилась.
Ответ: Длина волны увеличилась.
б) Определение изменения частоты волны при переходе из воды в воздух:
Частота волны (f) связана с ее длиной волны и скоростью звука по формуле f = v / λ. Поскольку скорость звука изменилась при переходе из воды в воздух, а длина волны увеличилась, то частота должна уменьшиться.
Для определения изменения можно использовать соотношение: Δf / f = -Δλ / λ, где Δf - изменение частоты
Тогда: Δf / f = -2.5 / λ
Найдем λ для воды: λводы = vводы / f = 1500 / f
Из-за того, что длина волны увеличилась, частота должна уменьшиться, значит Δf < 0. Также из формулы выше видно, что Δf и Δλ имеют разные знаки, поэтому Δf < 0, т.е. частота уменьшилась.
Δf / f = -2.5 / λ = -2.5 / (1500 / f) = -0.0017 f
По условию задачи, Δλ = 2.5 м, а λ = 1500 / f.
Значит, Δf / f = -2.5 / (1500 / f) = -f * 2.5 / 1500 = -0.0017 f
Отсюда: f = 2500 Гц
Ответ: Частота волны в воздухе равна 2500 Гц.
в) Определение расстояния между гребнями соседних волн в воздухе:
Для определения расстояния между гребнями соседних волн можно использовать формулу:
λ = v / f = 330 / 2500 = 0,132 м
Ответ: Расстояние между гребнями соседних волн в воздухе равно 0,132 м.