拍手测声速
拍一下手,听回声,算出声速。
| 需要 | 手机(录像)、卷尺或步测、一面够远的硬墙或长走廊 |
| 时间 | 20 分钟 |
| 花费 | ¥0 |
| 难度 | ★☆☆ |
| 验收 | 20°C 时算出 330–350 m/s |
为什么值得做
声速是最容易"听出来"的物理量。你只需要一声拍手和一面墙,就能在两个声音的间隔里读出它。
怎么做
- 找一面硬墙(砖墙、瓷砖、大楼外墙),站在离它 至少 15 米的地方。越远越准。
- 用手机录像(要带声音,方便对时间轴),对着墙的方向拍手。
- 回放,看波形:第一个峰是拍手声,第二个峰是回声。量两者时间差
t。 - 量距离
d(手机到墙),声速v = 2d / t。 - 换 3 个距离各做一次,取平均。
- 记下气温
T,做一个修正:v ≈ 331 + 0.6T(20°C 时 ≈ 343 m/s)。
算一下
d = 30 m,时间差 t = 0.175 s:
v = 2 × 30 / 0.175 = 343 m/s
正好是 20°C 时的声速。
坑
- 距离太近(<10m),两个声音会糊在一起,分不开。
- 回声太弱:墙要硬、要大,环境要安静。软墙、树、窗帘吸音。
- 风、背景噪声会淹掉回声。
- 手机麦克风和扬声器都有延迟,但两个声音走的是同一个麦克风,延迟抵消,所以不影响时间差。
- 用录像而不用录音,是因为录像能顺便确认"这一下拍手"是哪一声。
想再往前一步
- 换不同温度/湿度重复,验证温度修正。
- 用两个手机:一个在远处拍手,一个在近处录,测单向传播时间。
- 在走廊里制造多次回声,看能不能分辨出 2 次、3 次反射。
安全
无。
做完把结果贴到 RESULTS.md。