霍金胜

(甘肃省天水市第二中学，甘肃天水 741020)

1 问题提出

为了防止铁轨的热膨胀，火车铁轨之间有一定的空隙，火车车轮经过空隙时就会与铁轨碰撞发出声音，这是火车运动时产生声音的主要来源.根据火车车轮与铁轨的碰撞声音可以判断火车的速度.中学物理课本与参考资料上常有这样的问题.本文就火车与铁轨碰撞声音与火车速度的关系进行探析.

人教版高中物理教材第1册(必修)第2章第42页有一道关于通过火车车轮与铁轨碰撞声估算火车速度题目:火车在两站间行驶(一般可以看作是匀速直线运动).一位学生通过火车车轮通过两段铁轨的交接处的发出的响声来估测火车的速度.他从车轮的某一次响声开始计时，并从此后数着车轮响声的次数.他1min内共听到了66次响声，每节铁轨的长度是25m，估算火车的速度是多少?(这也是铁路员工估测火车在这种铁路上行驶的速度的一种方法)

2 观察者听到碰撞声音与观察者相对火车的位置有关

一列火车有10数节甚至数10节车厢，每节车厢的车轮在通过铁轨交接处都要产生碰撞声，观察者听到的碰撞声是由这些的碰撞声混合而成的.火车除车头外，其余车厢形状质量结构是相同的，每一节车厢车轮与铁轨交接处产生碰撞声能量也近似相等.

点声源产生的声音在均匀介质中传播时，观察者接收到的声音强度与观察者到声源的距离2次方成反比.车轮与交接处碰撞声的……