Часто причиной возникновения звука бывает колебание твердого тела. Это явление описано в учебной и популярной литературе. Но есть примеры, когда звук появляется, но колебания твердого тела явно не играют главную роль. Приведем примеры подобных событий:
- Бумажная хлопушка.
- Парашют в момент раскрытия.
- Оригинальные ручные хлопушки.
- Выдергивание пробки штопором из бутылки.
- Щёлканье жевательной резинкой.
- Лопающийся воздушный шарик.
- Выстрел из пневматической винтовки.
- Выстрел из огнестрельного оружия.
- Лопающиеся колёса автомобиля.
- Хлопки в ладоши.
1. Бумажная хлопушка.
При резком торможении хлопушки, её капюшоны по инерции продолжают двигаться, раскрываются и туда (в капюшоны) резко входит воздух. Раздаётся звук "БУМ".
2. Парашют в момент раскрытия.
Перед прыжком парашют складывают до размера рюкзака, а когда мы прыгаем, раскрывая парашют, то он становится большим и при раскрывании тоже создаётся звук "БУМ". От чего же он происходят? Да от того же самого! Когда раскрывается парашют, то молекулы воздуха, резко загребаемые куполом, ударяются об его стенки. При этом давление воздуха под куполом резко возрастает.
3. Оригинальные ручные хлопушки.
Ещё. Летом, любители поиграть, делают оригинальные ручные хлопушки. Берут листочек с дерева и кладут его на кулачёк, оставляя сверху круглое отверстие под листочком, а потом сверху, резким движением другой руки, прихлопывают его. От этого листочек рвётся и снова звук "БУМ". От чего? В ладони другой руки при прихлопывании мы делаем куполообразную впадину, когда происходит резкое движение ладонь становится как бы поршнем, толкающим воздух в направления отверстия с листочком, создавая при этом давление. Когда ладонь касается кулачка, то давление настолько сильное, что листочек не выдерживает, лопается, так же как и стёкла под действием взрывной волны. Сжатый воздух резко расширяется и вновь звук "БУМ".
4. Выдергивание штопором пробки из бутылки.
При вытаскивании пробки из бутылки, давление в ней понижается. А в момент вылета пробки давление в бутылке резко возрастает и тут "БУМ".
5. Щёлканье жевательной резинкой.
Во рту, из жевательной резинки делаем лепёшку и кладём её между зубами и языком, после начинаем втягивать через неё воздух в себя. При этом давление во рту меньше чем снаружи. Жевательная резинка не выдерживает разности давления и лопается, и снова "БУМ".
6. Лопающийся воздушный шарик.
Если мы рассматривали в предыдущих примерах резкое внедрение воздуха в парашют или бумажную хлопушку, то здесь, наоборот резкий выброс воздуха. И так же, как и в тех примерах, только уже при лопании шарика, создаётся звук "БУМ", так как давление внутри шарика больше чем снаружи.
7. Выстрел из пневматической винтовки.
Внутри ствола находится поршень, толкающий воздух. Когда поршень начинает двигаться по стволу, воздух, находящийся между поршнем и пулькой сжимается, давление увеличивается, пулька не выдерживает и с большой скоростью вылетает из ствола. При этом сжатый воздух резко расширяется и снова "БУМ".
8. Выстрел из огнестрельного оружия.
В этом процессе участвуют боёк и капсюль. Боёк бьет по капсюлю и при этом создаётся искра, которая воспламеняет порох, при его горении образуется газ, создающий огромное давление. Именно из-за него пуля с большей скоростью вылетает из ствола и раздаётся "БУМ".
9. Лопающиеся колёса автомобиля.
В камере находится воздух, давление которого почти в два раза больше атмосферного. Поэтому она упруга и способна выдерживать машину весом в несколько тонн. Камера в свою очередь располагается в шине, которая служит защитой для неё. Но всё же проколы бывают и не редко. И снова, при этом проколе, звук "БУМ".
10. Хлопки в ладоши.
Есть ещё очень простой пример изменения звука - обыкновенные аплодисменты. Если мы будем хлопать в ладоши растопыренными пальцами, звук будет более глухой, а если сделаем в ладошке впадину, то звук будет более звонким.
Основная часть
Гипотеза.
При резком изменении давления газа совершается работа, обмен количеством теплоты происходить не успевает, такой процесс называется адиабатным. Получается, что в приведенных примерах адиабатный процесс является причиной возникновения звука. Удивительно, что в просмотренных книгах в явном виде об этом не сказано! Придется самим проверять это предположение.
Идея эксперимента.
Возьмем две стеклянные трубочки. Одна может входить в другую. Возьмем картофель разрежем на пластины и сделаем из них для трубочки поршень с одной стороны и пробку с другой, после чего второй трубкой начнём толкать поршень.
(Получилась модель пневматической винтовки. Смотреть рисунок.) И что же произойдет? В момент вылета пробки мы вновь услышим звук "БУМ"!
Процесс расширения воздуха, в этом случае, можно считать адиабатным. Частоту возникающего звука можно рассчитать и можно услышать. Совпадение результатов можно считать доказательством вины адиабатного процесса в появлении звука в описанных событиях.
Ход эксперимента.
Если в момент вылета пробки возникает звук, то на свободной части трубки L должна уложиться 1/4 длины звуковой волны
.
Значит=4*L. Зная скорость распространения звука в воздухе (при t=20C v =340 м/с) и длину звуковой волны можно по формуле 
=v/ рассчитать частоту появившегося звука. А звук этой частоты можно подобрать на пианино, при наличии хорошего музыкального слуха и настроенного инструмента. Kонечно, лучше иметь генератор звуковой частоты с калиброванной шкалой. Но где ж его взять?!
Каждая серия состояла из трех опытов.
От серии к серии увеличивалась толщина пробки и поршня.
Толщины пробки и поршня были равные.
Результаты опытов указанны в таблице 1.
Таблица 1
- услышанная частота; 
- рассчитанная частота.
Частоты повышенных и пониженных тонов мы в справочнике не нашли и рассчитали их как средние арифметические частоты соседних тонов. Мы знаем, что так делать нельзя, результат будет расходиться с реальной частотой, но другого способа у нас нет.
По данным и по формуле
рассчитали насколько отличаются результаты. Средняя величина 3,8%.
Вывод.
Адиабатный процесс является причиной возникновения звука в примерах, приведённых в работе.
Рекомендации.
Данная работа может быть использована при изучении тем:
- "Адиабатный процесс";
- "Причины возникновения звуковых волн".
Литература:
Енохович А.С. Справочник по физике, Москва, "Просвещение", 1978 г.
Касьянов В. А. "Физика 10", Москва, "Дрофа", 2-ое издание, 2001 г.
Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. "Справочник по элементарной физике", Москва, "Наука", 1988 г.
