Edit

albert edited
revision #20691 parent #20690 ← older newer →
@@ -1,142 +1,136 @@
−### Условие
+Решение задачи: скорость звука в различных средах
−$3.6.24.$ [Вставьте условие задачи]
+Дано:
−### Решение
+$$\beta_{\mathrm{рт}}=3\cdot10^{-5}\,\mathrm{атм}^{-1},\qquad
+\rho_{\mathrm{рт}}=13.6\cdot10^3\,\mathrm{кг/м^3}$$
−Дано:
+$$\beta_{\mathrm{вод}}=5\cdot10^{-5}\,\mathrm{атм}^{-1},\qquad
+\rho_{\mathrm{вод}}=1.0\cdot10^3\,\mathrm{кг/м^3}$$
−\[
−\beta_{\text{рт}}=3\cdot10^{-5}\,\text{атм}^{-1},
−\qquad
−\beta_{\text{вод}}=5\cdot10^{-5}\,\text{атм}^{-1},
−\qquad
−\beta_{\text{возд}}=0.71\,\text{атм}^{-1},
−\]
+$$\beta_{\mathrm{возд}}=0.71\,\mathrm{атм}^{-1},\qquad
+\rho_{\mathrm{возд}}=1.2\,\mathrm{кг/м^3}$$
−\[
−\rho_{\text{рт}}=13.6\cdot10^3\,\text{кг/м}^3,
−\qquad
−\rho_{\text{вод}}=10^3\,\text{кг/м}^3,
−\qquad
−\rho_{\text{возд}}=1.2\,\text{кг/м}^3.
−\]
+Основная формула:
−Скорость звука в среде определяется формулой
+$$v=\sqrt{\frac{1}{\beta\rho}}$$
−\[
−v=\sqrt{\frac{1}{\rho\beta}},
−\]
+где $\beta$ — сжимаемость среды, а $\rho$ — плотность среды.
−где \(\rho\) — плотность среды, а \(\beta\) — её сжимаемость.
+Переведём сжимаемость из $\mathrm{атм}^{-1}$ в $\mathrm{Па}^{-1}$.
−Так как сжимаемость дана в \(\text{атм}^{-1}\), сначала переведём её в \(\text{Па}^{-1}\).
+$$1\,\mathrm{атм}=101325\,\mathrm{Па}$$
−Используем
+Следовательно,
−\[
−1\,\text{атм}=101325\,\text{Па}.
−\]
+$$1\,\mathrm{атм}^{-1}=\frac{1}{101325}\,\mathrm{Па}^{-1}$$
−Для ртути:
+1. Ртуть
−\[
−\beta_{\text{рт}}
−=
+$$\beta_{\mathrm{рт}}=
\frac{3\cdot10^{-5}}{101325}
−\approx
−2.96\cdot10^{-10}\,\text{Па}^{-1}.
−\]
+\approx2.96\cdot10^{-10}\,\mathrm{Па}^{-1}$$
−Подставляем в формулу:
+Используем формулу:
−\[
−v_{\text{рт}}
−=
−\sqrt{
−\frac{1}{
−(13.6\cdot10^3)
−(2.96\cdot10^{-10})
−}
−}.
−\]
+$$v_{\mathrm{рт}}=
+\sqrt{\frac{1}{\beta_{\mathrm{рт}}\rho_{\mathrm{рт}}}}$$
−Получаем
+Подставляем значения:
−\[
−\boxed{v_{\text{рт}}\approx498\,\text{м/с}}.
−\]
+$$v_{\mathrm{рт}}=
+\sqrt{\frac{1}
+{(2.96\cdot10^{-10})(13.6\cdot10^3)}}$$
−Для воды:
+Сначала вычислим знаменатель:
−\[
−\beta_{\text{вод}}
−=
+$$(2.96\cdot10^{-10})(13.6\cdot10^3)
+\approx4.0256\cdot10^{-6}$$
+
+Поэтому:
+
+$$v_{\mathrm{рт}}=
+\sqrt{\frac{1}{4.0256\cdot10^{-6}}}$$
+
+$$v_{\mathrm{рт}}\approx498\,\mathrm{м/с}$$
+
+Ответ для ртути:
+
+$$\boxed{v_{\mathrm{рт}}\approx500\,\mathrm{м/с}}$$
+
+
+2. Вода
+
+$$\beta_{\mathrm{вод}}=
\frac{5\cdot10^{-5}}{101325}
−\approx
−4.93\cdot10^{-10}\,\text{Па}^{-1}.
−\]
+\approx4.93\cdot10^{-10}\,\mathrm{Па}^{-1}$$
−Тогда
+Используем формулу:
−\[
−v_{\text{вод}}
−=
−\sqrt{
−\frac{1}{
−(10^3)
−(4.93\cdot10^{-10})
−}
−}.
−\]
+$$v_{\mathrm{вод}}=
+\sqrt{\frac{1}{\beta_{\mathrm{вод}}\rho_{\mathrm{вод}}}}$$
−Следовательно,
+Подставляем значения:
−\[
−\boxed{v_{\text{вод}}\approx1424\,\text{м/с}}.
−\]
+$$v_{\mathrm{вод}}=
+\sqrt{\frac{1}
+{(4.93\cdot10^{-10})(1.0\cdot10^3)}}$$
−Для воздуха:
+Вычисляем знаменатель:
−\[
−\beta_{\text{возд}}
−=
+$$(4.93\cdot10^{-10})(1.0\cdot10^3)
+=4.93\cdot10^{-7}$$
+
+Следовательно:
+
+$$v_{\mathrm{вод}}=
+\sqrt{\frac{1}{4.93\cdot10^{-7}}}$$
+
+$$v_{\mathrm{вод}}\approx1424\,\mathrm{м/с}$$
+
+Ответ для воды:
+
+$$\boxed{v_{\mathrm{вод}}\approx1420\,\mathrm{м/с}}$$
+
+
+3. Воздух
+
+$$\beta_{\mathrm{возд}}=
\frac{0.71}{101325}
−\approx
−7.01\cdot10^{-6}\,\text{Па}^{-1}.
−\]
+\approx7.01\cdot10^{-6}\,\mathrm{Па}^{-1}$$
−Тогда
+Используем формулу:
−\[
−v_{\text{возд}}
−=
−\sqrt{
−\frac{1}{
−(1.2)
−(7.01\cdot10^{-6})
−}
−}.
−\]
+$$v_{\mathrm{возд}}=
+\sqrt{\frac{1}{\beta_{\mathrm{возд}}\rho_{\mathrm{возд}}}}$$
−Следовательно,
+Подставляем значения:
−\[
−\boxed{v_{\text{возд}}\approx345\,\text{м/с}}.
−\]
+$$v_{\mathrm{возд}}=
+\sqrt{\frac{1}
+{(7.01\cdot10^{-6})(1.2)}}$$
−Ответ:
+Вычисляем знаменатель:
−\[
−\boxed{
−v_{\text{рт}}\approx500\,\text{м/с},
−\qquad
−v_{\text{вод}}\approx1420\,\text{м/с},
−\qquad
−v_{\text{возд}}\approx345\,\text{м/с}
−}
−\]
+$$(7.01\cdot10^{-6})(1.2)
+=8.412\cdot10^{-6}$$
−#### Ответ
+Следовательно:
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+$$v_{\mathrm{возд}}=
+\sqrt{\frac{1}{8.412\cdot10^{-6}}}$$
+
+$$v_{\mathrm{возд}}\approx345\,\mathrm{м/с}$$
+
+Ответ для воздуха:
+
+$$\boxed{v_{\mathrm{возд}}\approx345\,\mathrm{м/с}}$$
+
+
+Итоговый ответ:
+
+$$\boxed{
+v_{\mathrm{рт}}\approx500\,\mathrm{м/с},\qquad
+v_{\mathrm{вод}}\approx1420\,\mathrm{м/с},\qquad
+v_{\mathrm{возд}}\approx345\,\mathrm{м/с}
+}$$