一敲三响

一敲三响

方正三中 郑晓东

　　一个同学在自来水龙头上敲一下，另一个同学靠在远处的自来水龙头上听，如果两个龙头相隔足够远，并且都在空旷的地方，他会听到三响。

　　一敲三响的道理很简单：第一个响声是自来水管子传送来的，声波在金属里跑得最快;第二个响声是自来水管里的水送来的，声波在水中跑得不算慢;第三个响声是空气送来的，它跑得最慢，也最微弱。如果两位同学相距不太远，也可能只听到两响，第一响和第二响的时间间隔太短，人的耳朵分辨不出来。

　　这个实验证明，声波在不同介质里的速度是不同的，声波在不同介质里传播时衰减的情况也是不同的。

　　第一次测定声波在水中的速度，是1827年在瑞士的日内瓦湖进行的：用两只船，在甲船上，实验员先向水里放下一口钟，敲钟的同时，点燃船上的火药。乙船停在14公里远处，实验员向水下放一个听音器，然后注意观察甲船，看见闪光后马上记时间，测出几秒钟后才能听到钟声。实验的结果是，声波在水中的速度大约是空气中声速的四倍多(1450米/秒)。

　　人们又经过反复测试，发现水中声速也受温度影响。海水里含有盐类，含盐的多少也对声速有影响。在各种因素中，温度对声速影响最大，每升高1℃，水中声速大约增大4.6米/秒。一般认为海水中的声速是1500米/秒，约是大气中声速的4.5倍。

　　科学家们还测出了各种液体里的声速。在20℃时，纯水中的声速是1482.9米/秒;水银中的声速是1451米/秒;甘油中的声速是1923米/秒;酒精中的声速是1168米/秒，四氯化碳液体中的声速是935米/秒。由此可见，声音在液体中传播大都比在大气中传播快许多，这和液体中的分子比较紧密有关。

　　固体中的声速也各不相同，经过反复测定发现，声波在固体中用纵波和横波两种形式传播，这两种波的波速也不相同。例如，在不锈钢中，纵波速度是5790米/秒，横波速度是3100米/秒。把不锈钢做成棒状，棒内的纵波速度是5000米/秒。在金属中，铍是传声的能手，在用铍做的棒内，声波的纵波速度达到12890米/秒，是大气声递的38倍。聚乙烯塑料传声本领较差，聚乙烯棒中的纵波速度只有920米/秒，不及水中声速快。软橡胶富有弹性，声波在里边走不动，速度只有30—50米/秒，还不及空气中的声速呢!

　　知道了各种介质中的声速，我们就可以利用声波进行测量了。

　　一位同学在铁轨(或铁桥)的一端，用锤子打一下铁轨，另一位同学拿秒表在另一端记时，他先听到一个响声，是铁轨传来的，马上按一下秒表，再听到响声是空气传来的，再按一下秒表，就记录下了时间差。

　　你能根据这个时间差及空气中的声速、铁轨中的声速求出铁轨的长度吗?假设这个时间差是0.2秒，空气中的声速按340米/秒计，铁轨中的声速按5000米/秒计，结果铁轨的长度应是73米。不信，你算算看。