声音水中传播速度测定仪

李婷渟 陈家浩 廖厚华

声音水中传播速度测定仪由发声器和接收器构成。其中发声器由发令槍、手机、声音收集器和防水播声器组成;接收器由另一部手机、声触发开关电路组成。第一部手机收到空气中的枪声信号后触发开关，电路开通，电子秒表开始计时;接收器的手机收到水中枪声信号触发开关，电路开通，秒表计时停止。得到声音在水中传播的时间，从而测出两地距离，忽略手机传输时间，可以计算出声音在水中的传播速度。

◆作品的研究思路与科学原理

设：声音在水中传播的时间为t，电子秒表测定的时间为t1，两手机无线电传递时间为t2，接收手机信号开关电路1延后及干簧继电器1的响应时间为t3，水中接收到的声音信号开关电路2延后及干簧继电器2的响应时间为t4，即有：v=[st1+t2+t3-t4]。因为在t3和t4电路配置结构相同，所以t3=t4，则t3-t4=0。t2=[sc]（c为无线电在空气中的传播速度，接近光速），因为t1>t2，t2可以忽略不计，所以t=t1，v=[st]。

◆结构分析与制作过程

◆实验结果

我们的实验水域选择在贵港市城区东湖。湖水面积大约550亩，水质清，水面宽，水中障碍物少，是理想的实验水域。实验获取的数据和计算数据如下表：

◆结论

1. 我们设计两个元件配置相同的干簧继电器开关电路，使两个开关电路延后时间、干簧继电器响应时间一致，相互抵消。消除了仪器对测量时间的影响因素。

2. 这次我们做的声音水中传播速度测定仪的实验装置以及测试装置的方法，比1827年，人类在日内瓦湖进行第一次声音在水中传播速度的测定实验要好一些，也比一些书中用来观察发令枪冒烟时按秒表开始计时，听到水中枪声再按停秒表，得出声音传播的时间的实验方法好一些。优点在于提高了精确度，克服了人为的误差。

3. 填补了实验室测量声音在水中的传播速度的仪器的空白。

在实践中我们也发现了一些问题，如现在我们制作出来的最终成品由于发声器的功率不高，声强小，声音有效传播距离受到限制。在同一水域中，实验所取的有效实验距离越远，声音在水中传播速度的精确度越高。未来，我们将继续对此进行研究，增大发声器的功率，提高接收器灵敏度和抗水中其他声音的干扰，以进一步提高“声音水中传播速度测定仪”的测量效果。

（本作品荣获第35届广西青少年科技创新大赛中学生科技创新成果竞赛一等奖 指导老师：张素添、曾克夫、苏祖源）