Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как продольных (в газах, жидкостях или твёрдых телах), так и поперечных, сдвиговых (в твёрдых телах). Определяется упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах. Также в газах скорость звука зависит от температуры данного вещества, в монокристаллах — от направления распространения волны. Обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды; в тех случаях, когда скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука
Пусть тело μ между m₂ и m₁ (возможен и другой вариант, когда m₂ бьёт по m₁, и μ получает удар последним, но он мне кажется менее подходящим) 1. соударение между движущимся m₂ и неподвижным μ Закон сохранения импульса m₂v₂ + μ*0 = m₂v₂' + μv' Энергии m₂v₂²/2 + μ*0²/2 = m₂v₂'²/2 + μv'²/2 Со штрихом - скорости после столкновения m₂(v₂-v₂') = μv' m₂(v₂² - v₂'²) = μv'² m₂(v₂² - v₂'²) = m₂(v₂-v₂')*m₂(v₂-v₂')/μ μ(v₂ + v₂') = m₂(v₂-v₂') μv₂ + μv₂' = m₂v₂ - m₂v₂' (μ+m₂)v₂'=(m₂-μ)v₂ v₂'=v₂(m₂-μ)/(μ+m₂) m₂(v₂-v₂(m₂-μ)/(μ+m₂)) = μv' m₂v₂(1-(m₂-μ)/(μ+m₂)) = μv' m₂v₂(μ+m₂-m₂+μ))/(μ+m₂) = μv' 2m₂v₂μ/(μ+m₂) = μv' 2m₂v₂/(μ+m₂) = v' v' = v₂ * 2m₂/(μ+m₂) Аналогично и для второго соударения, между движущимся телом μ неподвижным m₁ v₁' = v' * 2μ/(μ+m₁) v₁' = v₂ * 2m₂/(μ+m₂) * 2μ/(μ+m₁) Попробуем взять производную по μ и приравнять её к нулю, для поиска максимума скорости Производная сложной функции в нашем сучае она равна нулю. Знаменатель всегда положителен, т.к. массы неотрицательны. Остаётся приравнять нулю числитель (+m₂)μ(μ+m₁)-μ(2μ+m₂+m₁) = 0 μ^2+μ(m₂+m₁)+m₂-2μ^2-μ(m₂+m₁)=0 μ^2 = m₂*m₁ Получается, что для максимальной скорости массы М1 после удара масса среднего тела должна быть средним геометрическим от масс крайних тел Или в числах μ = sqrt(2*1) = 1,41 кг
Відповідь:Скорость звука в различных средах[1]
0 °C, 101325 Па м/с км/ч
Азот 334 1202,4
Аммиак 415 1494,0
Ацетилен 327 1177,2
Водород 1284 4622,4
Воздух 331 1191,6
Гелий 965 3474,0
Железо 5950 21420,0
Золото 3240 11664,0
Кислород 316 1137,6
Литий 6000 21600,0
Метан 430 1548,0
Угарный газ 338 1216,8
Неон 435 1566,0
Ртуть 1383 4978,0
Стекло 4800 17280,0
Углекислый газ 259 932,4
Хлор 206 741,6
Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как продольных (в газах, жидкостях или твёрдых телах), так и поперечных, сдвиговых (в твёрдых телах). Определяется упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах. Также в газах скорость звука зависит от температуры данного вещества, в монокристаллах — от направления распространения волны. Обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды; в тех случаях, когда скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука
Пояснення:
1. соударение между движущимся m₂ и неподвижным μ
Закон сохранения импульса
m₂v₂ + μ*0 = m₂v₂' + μv'
Энергии
m₂v₂²/2 + μ*0²/2 = m₂v₂'²/2 + μv'²/2
Со штрихом - скорости после столкновения
m₂(v₂-v₂') = μv'
m₂(v₂² - v₂'²) = μv'²
m₂(v₂² - v₂'²) = m₂(v₂-v₂')*m₂(v₂-v₂')/μ
μ(v₂ + v₂') = m₂(v₂-v₂')
μv₂ + μv₂' = m₂v₂ - m₂v₂'
(μ+m₂)v₂'=(m₂-μ)v₂
v₂'=v₂(m₂-μ)/(μ+m₂)
m₂(v₂-v₂(m₂-μ)/(μ+m₂)) = μv'
m₂v₂(1-(m₂-μ)/(μ+m₂)) = μv'
m₂v₂(μ+m₂-m₂+μ))/(μ+m₂) = μv'
2m₂v₂μ/(μ+m₂) = μv'
2m₂v₂/(μ+m₂) = v'
v' = v₂ * 2m₂/(μ+m₂)
Аналогично и для второго соударения, между движущимся телом μ неподвижным m₁
v₁' = v' * 2μ/(μ+m₁)
v₁' = v₂ * 2m₂/(μ+m₂) * 2μ/(μ+m₁)
Попробуем взять производную по μ и приравнять её к нулю, для поиска максимума скорости
Производная сложной функции
в нашем сучае она равна нулю. Знаменатель всегда положителен, т.к. массы неотрицательны. Остаётся приравнять нулю числитель
(+m₂)μ(μ+m₁)-μ(2μ+m₂+m₁) = 0
μ^2+μ(m₂+m₁)+m₂-2μ^2-μ(m₂+m₁)=0
μ^2 = m₂*m₁
Получается, что для максимальной скорости массы М1 после удара масса среднего тела должна быть средним геометрическим от масс крайних тел
Или в числах
μ = sqrt(2*1) = 1,41 кг