Със сигурност много пъти сте виждали, че когато има буря, първото нещо, което има, е светлината, която е светкавицата и след това пристига звукът. Това се дължи на Скорост на звука. Учените са установили каква е максималната скорост, която звукът може да разпространи във въздуха. Във физиката това е много важно.
Затова ще посветим тази статия, за да ви разкажем всичко, което трябва да знаете за скоростта на звука и как се разпространява.
Скорост на звука
Скоростта на разпространение на звукова вълна зависи от характеристиките на средата, в която се разпространява, а не от характеристиките на вълната или силата, която я произвежда. Тази скорост на разпространение на звуковите вълни се нарича още скорост на звука. В земната атмосфера, температурата е 20ºC, което е 343 метра в секунда.
Скоростта на звука варира в зависимост от разпространяващата среда и начина, по който се разпространява в средата, помага да се разберат по -добре определени характеристики на предавателната среда. Когато температурата на разпространяващата среда се промени, скоростта на звука също ще се промени. Това е така, защото повишаването на температурата води до увеличаване на честотата на взаимодействия между частици, които носят вибрации, което се изразява в увеличаване на скоростта на вълната.
Най -общо казано, скоростта на звука в твърди тела е по -висока, отколкото в течности и скоростта на звука в течности е по -висока, отколкото в газове. Това е така, защото колкото по -твърда материя, толкова по -голяма е степента на сближаване на атомните връзки, което благоприятства разпространението на звукови вълни.
Скоростта на разпространение на звука зависи главно от еластичността на средата, която го разпространява. Еластичността се отнася до способността да се възстанови първоначалната й форма.
Какво е звук
Звукът е вълна под налягане, която може да се разпространява във въздуха чрез компресия и депресия. Звукът, който възприемаме около нас, не е нищо повече от енергия, генерирана от вибрации, които се разпространяват във въздуха или друга среда, която може да бъде приета и чута, когато достигне до човешкото ухо. Знаем, че звукът се движи под формата на вълни.
Вълните са вибрационни смущения в средата, които пренасят енергия от една точка в друга без директен контакт между тези две точки. Можем да кажем, че вълната се произвежда от вибрациите на частиците на средата, през която преминава, тоест процеса на разпространение, съответстващ на надлъжното изместване (по посока на разпространение) на въздушните молекули. Областта с голямо изместване се появява в областта, където амплитудата на промяната на налягането е нула и обратно.
Звукът в високоговорител
Въздухът в тръба с високоговорител в единия край и затворен в другия край вибрира под формата на вълни. Статично надлъжно. Собствени режими на вибрация на тръби с тези характеристики. Тя съответства на синусоидална вълна, чиято дължина на вълната е такава, че има точка с нулева амплитуда. Изпускателният възел в края на високоговорителя и затвореният край на тръбата, тъй като въздухът не може да се движи свободно поради високоговорителя и съответно капачката на тръбата. В тези възли имаме максимална вариация на налягането, антинод или корем, на стоящата вълна.
Скорост на звука в различни среди
Скоростта на звука варира в зависимост от средата, в която се разпространява звуковата вълна. Тя също се променя с температурата на средата. Това е така, защото повишаването на температурата причинява увеличаване на честотата на взаимодействията между частици, които носят вибрации, а увеличаването на тази активност увеличава скоростта.
Например в сняг звукът може да пътува на дълги разстояния. Това се дължи на пречупване под сняг, който не е хомогенна среда. Всеки слой сняг има различна температура. Най -дълбоките места, до които слънцето не може да достигне, са по -студени от повърхността. В тези по -хладни слоеве близо до земята скоростта на разпространение на звука е по -бавна.
Най -общо казано, скоростта на звука е по -голяма в твърди тела, отколкото в течности и по -голяма в течности, отколкото в газове. Това е така, защото колкото по -високо е сближаването на атомните или молекулярните връзки, толкова по -силно е веществото. Скоростта на звука във въздуха (при температура 20 ° C) е 343,2 m / s.
Нека видим скоростта на звука в някои медии:
- Във въздуха при 0 ° C звукът се движи със скорост 331 m / s (за всеки градус по Целзий температурата се повишава, скоростта на звука се увеличава с 0,6 m / s).
- Във вода (при 25 ° C) тя е 1593 m / s.
- В тъканите тя е 1540 m / s.
- В дърво е 3700 м / сек.
- В бетона е 4000 m / s.
- В стомана е 6100 м / сек.
- В алуминия е 6400 м / сек.
- В кадмий той е 12400 XNUMX m / s.
Скоростта на разпространение на вълната под налягане е много важна при изследването на явлението резонанс в колектора на бутален двигател и зависи от характеристиките на околната среда. Например за газовете изпарената смес във всмукателния колектор или изгорелите в изпускателния колектор газове зависят от тяхната плътност и налягане.
Видове разпространяващи се вълни
Има два вида вълни: надлъжни и напречни вълни.
- Надлъжна вълна: Вълна, при която частиците на среда вибрират от едната страна на другата в същата посока като вълната. Средата може да бъде твърда, течна или газообразна. Следователно звуковите вълни са надлъжни вълни.
- Напречна вълна: Вълна, в която частиците в средата вибрират нагоре и надолу "под прав ъгъл" към посоката на движение на вълната. Тези вълни се появяват само в твърди вещества и течности, а не в газове.
Но не забравяйте, че вълните се движат във всички посоки, така че е по -лесно да ги мислите като преминаващи през сфера.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за скоростта на звука и неговите характеристики.