Question

Объясните, почему мы не слышим звука при колебаниях груза массой 1 г, подвешенного на пружине жесткостью 1 Н/м. Услышим ли мы звук при колебаниях этого. груза, если жесткость пружины увеличить в 10^4 раз?

Answer 1

Воспользуемся двумя формулами силы:
F=kx и F=ma,

k-жесткость
x-расстояние
m-масса
a-ускорение

Приравняли их:
kx=ma

Поставим значения ( в СИ):
x=0,001a
x/a = 0,001

x [м], a[м/с^2] => x/a=t^2
t-время

t^2=0,001
t=0,03

Но за это время груз движется только вперед, но он еще возвращается обратно в исходное положение, движется назад, и затем снова возвращается в исходную. Чтобы найти период колебания, нужно умножить это время на 4.

Т=0,03*4= 0,12 с

Находим частоту:
1/Т=1/0,12= 8,3 Гц

Диапозон звуковых частот:
20-20000 Гц

Если жесткость будет 10^4 раз больше:

10.000x=0,001a
x/a=10.000.000
t^2=0,0000001
t=0,0003
T=0,0003*4=0,0012
1/T=833 Гц
То есть, звук услышим.

Answer 2

Мы не слышим звука при колебаниях груза массой 1 г, подвешенного на пружине жесткостью 1 Н/м, потому что звук возникает в результате колебаний воздушных молекул. Когда груз колеблется на пружине, он передает свою энергию пружине, которая в свою очередь передает энергию воздуху вокруг. Воздушные молекулы начинают колебаться и создают звуковые волны, которые мы воспринимаем как звук.

Однако, при массе груза 1 г и жесткости пружины