声音在水中传播（声音在水管里的传播）

为什么说这个题目是不对的呢？下面来一一说明。

首先要说明一个概念——人的反应时间，就是人在收到一个刺激信号时，到做出反应的为止的最小时间。典型的例子就是赛跑。人类的反应时间：一般人的反应时间应该在0.2秒以上，经过训练的运动员应该也不会低于0.1秒。

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扩展阅读

2001年9月在上海举行的国际田径黄金大奖赛男子110米栏的比赛中，刘翔的起跑反应时间是“0.155秒，排在八位选手的第二”，值得注意的是，美国的阿诺德因抢跑被罚下，根据当时的解说。抢跑的概念已经不是简单地“在枪响之前起跑”，凡是在枪响后0.1秒以内起跑的，说明该运动员在枪响前有预判（也就是在赌何时枪响），也算抢跑。

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因此，人类能够分辨前后两个声音的时间也有个极限，网上查了资料，这个时间大概是0.1秒，个体会有差异。所以说，题目中的三次声音间隔必须要都大于0.1秒以上，人才能分辨出，否则的话就会只听到一个声音。

我们采用经验数据：

空气中传播速度 340m/s

水中传播速度 1500m/s

水管(PE材料）2160m/s

那就是一道数学题，管子要多长才能达到三个声音先后到达间隔大于0.1s?(自己思考下，如做，再看后面）

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做出来了吗？就知道你没做，就看了。嗯，其实就是一个简单的速度差问题。

设管子长度为x米, 三种介质的传播时间分别为T空，T管，T水，单位s.

T空=x/340

T管=x/2160

T水=x/1500

第一个间隔 T管-T水>=0.1 可知 x/2160-x/1500>=0.1 x>492.61m

第二个间隔 T水-T空>=0.1 可知 x/1500-x/340>=0.1 x>45.45m

由此可知，如果仅仅区分两次声音，那么要用44米的水管做这个实验。如果需要区分出三次声音则需要接近500米的水管，就是你们学校操场100米跑到的5倍的长度。（本来是想给你做这个实验的，一计算工程量，我放弃了）

其次，考虑声音在传播当中，能量会被传播介质吸收，就是说同样强度的声音，距离越远声音会越小。并且还有环境噪音影响，会让人分辨不出是不是此声音源发出的。即便我们不考虑噪音影响，仅考虑声音的衰减，要知道音源能发出多大声音，耳朵能听到多小的声音。这里要引入声音强度的计量单位——分贝(dB), 表示的是声压级，大约等于人耳通常可觉察响度差别的最小分度值。

我们通过噪声衰减公式（https://www.jisuan.mobi/v6bN1bNN3bz6UUJQ.html）的计算：

敲击管子达到耳鸣级别，声音强度大概127分贝，空气中传播500米后，只剩下-8dB.就是听不到空气传播的这个声音了。如果在管子一端放个炮仗，声音强度150分贝，在500米外只有14.7分贝的声音，估计也很难听到。

因此，即便我给你整一个500米的管子做这个实验，估计也验证不了试题的答案。所以说，这个题目是值得商榷的。如果老师强加答案给你们，我认为更是错误的。

如果非要整这个实验不可，咋弄呢？你考虑考虑。我说说参考思路：

1. 上铁管

在我小的时候，水管是铁得多，现在家用水管由于成本与维护（生锈）原因塑料居多。

铁管的声音传输速度是5200m/S,是我们常见材料当中最高的。

照此计算：

第一个间隔 T管-T水>=0.1 可知 x/5200-x/1500>=0.1 x>250m

也要整个250米的铁管，工程量也不小。

2. 上设备替换人耳

因为人的反应时间太长了，如果换一个电子设备测波形，可以测0.01s间隔的声音。那么，水管长度直接缩小10倍，变成25米就够了。如果是可以减小到0.0001 s,那么0.25米就够了。这里说一下有个仪器叫超声波厚度仪，可以测很薄的材料。原理就是用超声波发射，再接收反射回波时间来计算材料厚度的。大概长这个样子：

超声波厚度仪

最后总结一下：

1. 我给你说明了这个题目的相关知识，还有点小的数学运算，希望你能够理解。

2. 这个题目我不喜欢，有点像臆想的题目。而物理是建立在实验基础上的科学，理论推导再正确，没有经过实验检验也是存疑的，更何况理论上推导实验就不成立。如果教育强加给你们这样的答案，其实就是把科学变成了宗教——教给你什么你就相信就得了，考试写上去得分。这样背离了科学的精神，教育的意义。这个问题你一定要引起重视。

3. 遇到题目后，多开动脑筋，你们现在比我们小时强多了，有互联网，什么知识都可以查。但不管查不查资料，不能止步于一个答案，更不能没有自己思考的接受信息。不断思考和探究问题是挺好玩的事情，我查资料给你写这个解答都感觉很有意思。

这个问题的声音衰减的计算超出了我的能力，很多资料都是网上查的，未必准确，仅供你参考。始终保持怀疑精神和好奇心，是探求物理应有的品质，希望下次你自己可以探索并与我讨论。