El so

En un laboratori es penja un timbre elèctric dins d'una campana de vidre i es va extraient l'aire a poc a poc. La figura mostra el muntatge de l'experiment.

1. a) Descriu què se sent a mesura que surt l'aire.
2. b) Què demostra aquest experiment sobre el que necessita el so per propagar-se?
3. c) Per què dos astronautes a la superfície de la Lluna es parlen per ràdio encara que estiguin l'un al costat de l'altre?

El so viatja per l'aire com una successió de zones d'aire comprimit i enrarit que avancen des de la font fins a l'oïda. La figura representa aquestes zones de compressió i enrariment.

1. a) Viatja l'aire des de l'altaveu fins a la teva orella o només oscil·la al voltant de la seva posició?
2. b) Tenint en compte la direcció en què oscil·la l'aire respecte a la direcció en què avança l'ona, el so és una ona transversal o longitudinal? Justifica-ho.
3. c) Descriu com ho modelitzaries amb una molla estirada sobre la taula.

L'altaveu del poliesportiu està a $68\ \text{m}$ d'on ets tu, com es mostra a la figura.

Quant triga el so a arribar a les teves orelles? Dada: el so viatja per l'aire a $340\ \text{m/s}$.

En una guitarra, la corda primera (la més prima) vibra a $330\ \text{Hz}$ a l'aire i la sisena (la més gruixuda) a $82,5\ \text{Hz}$.

1. a) Quina de les dues cordes sona més aguda?
2. b) De quina magnitud de l'ona depèn el to (agut o greu) d'un so?
3. c) En quina unitat es mesura aquesta magnitud?

Crides davant de la paret d'un frontó i sents l'eco $0,5\ \text{s}$ després, com es mostra a la figura.

1. a) Explica quin camí ha recorregut el so des que ha sortit de la teva boca fins que l'has sentit.
2. b) Calcula a quina distància està la paret. (El so viatja a $340\ \text{m/s}$.)

Uns focs artificials esclaten a $1700\ \text{m}$ de casa teva. Quant trigues a sentir l'estampit des que veus l'esclat de llum? (El so viatja a $340\ \text{m/s}$.)

Un xiulet emet un so de $340\ \text{Hz}$ a l'aire, on el so viatja a $340\ \text{m/s}$.

1. a) Calcula la seva longitud d'ona.
2. b) Un altre xiulet emet amb el doble de freqüència, $680\ \text{Hz}$: calcula la seva longitud d'ona.
3. c) Explica, amb l'ajuda de $v = \lambda \cdot f$, com canvia la longitud d'ona d'un so quan augmenta la seva freqüència en el mateix medi.

Un excursionista crida davant d'una paret rocosa llunyana i sent l'eco $3\ \text{s}$ després.

1. a) A quina distància està la paret? (El so viatja a $340\ \text{m/s}$.)
2. b) Camina $170\ \text{m}$ cap a la paret i torna a cridar: quant triga ara l'eco?
3. c) Explica per què el temps s'ha reduït en la mateixa proporció que la distància.

El sonar d'un vaixell envia un pols d'ultrasò cap al fons marí i l'eco torna $0,4\ \text{s}$ després, com es mostra a la figura. El so viatja per l'aigua a $1500\ \text{m/s}$.

1. a) Quina profunditat hi ha sota el vaixell?
2. b) Per què el sonar utilitza ultrasons en lloc de sons audibles?
3. c) Si el vaixell navega fins a una zona on el fons està a $600\ \text{m}$, quant trigarà a tornar l'eco?

Hi ha una regla pràctica per a les tempestes: «cada $3\ \text{s}$ entre el llampec i el tro, $1\ \text{km}$ de distància».

1. a) Comprova la regla calculant quina distància recorre el so en $3\ \text{s}$ ($v_{\text{so}} = 340\ \text{m/s}$).
2. b) Quin error comet la regla, en metres i en percentatge? Et sembla acceptable per a l'ús quotidià?
3. c) La regla suposa que la llum arriba a l'instant: calcula quant triga en realitat la llum del llampec a recórrer $1\ \text{km}$ ($c = 3\cdot10^{8}\ \text{m/s}$) i justifica si la suposició és raonable.