Kindlasti olete mitu korda näinud, et tormi korral on esimene asi, mis on välk, ja siis saabub heli. Selle põhjuseks on Heli kiirus. Teadlased on leidnud maksimaalse kiiruse, mida heli võib õhu kaudu levida. Füüsikas on see üsna oluline.
Seetõttu pühendame selle artikli, et rääkida teile kõik, mida peate teadma helikiiruse ja selle levimise kohta.
Helikiirus
Helilaine levimiskiirus sõltub selle kandja omadustest, milles see levib, mitte aga laine omadustest või jõust, mis seda tekitab. Seda helilainete levimise kiirust nimetatakse ka heli kiiruseks. Maa atmosfääris temperatuur on 20ºC, mis on 343 meetrit sekundis.
Heli kiirus varieerub sõltuvalt levimiskeskkonnast ja see, kuidas see levib keskkonnas, aitab paremini mõista edastusmeediumi teatud omadusi. Kui levimiskeskkonna temperatuur muutub, muutub ka heli kiirus. Selle põhjuseks on asjaolu, et temperatuuri tõus suurendab vibratsiooni kandvate osakeste vaheliste interaktsioonide sagedust, mis tähendab laine kiiruse suurenemist.
Üldiselt on heli kiirus tahketes ainetes suurem kui vedelikes ja heli kiirus vedelikes suurem kui gaasides. Seda seetõttu, et mida rohkem tahket ainet, seda suurem on aatomisidemete ühtekuuluvusaste, mis soodustab helilainete levikut.
Heli levimise kiirus sõltub peamiselt seda levitava keskkonna elastsusest. Elastsus viitab võimele taastada oma esialgne kuju.
Mis on heli
Heli on rõhulaine, mis võib õhu kaudu levida kokkusurumise ja depressiooni teel. Heli, mida me enda ümber tajume, pole midagi muud kui õhu või muu keskkonna kaudu levivate vibratsioonide tekitatud energia, mida saab inimese kõrva jõudes vastu võtta ja kuulda. Me teame, et heli liigub lainete kujul.
Lained on vibratsioonihäired keskkonnas, mis kannavad energiat ühest punktist teise ilma nende kahe punkti vahelise otsese kontaktita. Võime öelda, et laine tekitab selle keskkonna osakeste vibratsioon, mille kaudu see läbib, see tähendab levimisprotsess, mis vastab õhumolekulide pikisuunalisele nihkumisele (levimise suunas). Suure nihkega ala ilmub alasse, kus rõhumuutuse amplituud on null ja vastupidi.
Heli kõlaris
Õhk torus, mille ühes otsas on kõlar ja teises otsas suletud, vibreerib lainete kujul. Pikisuunas staatiline. Nende omadustega torude vibratsioonirežiimid. See vastab siinuslainele, mille lainepikkus on selline, et amplituudi punkt on null. Väljalaskesõlm kõlari otsas ja toru suletud ots, sest õhk ei saa vastavalt kõlari ja torukorgi tõttu vabalt liikuda. Nendes sõlmedes on meil maksimaalne rõhulang, seisulaine antinood või kõht.
Helikiirus erinevates meediumites
Heli kiirus varieerub sõltuvalt keskkonnast, milles helilaine levib. See muutub ka söötme temperatuuriga. Seda seetõttu, et temperatuuri tõus põhjustab vibratsiooni kandvate osakeste vahelise interaktsiooni sageduse suurenemist ja selle aktiivsuse suurenemine suurendab kiirust.
Näiteks lumes võib heli levida pikki vahemaid. Selle põhjuseks on murdumine lume all, mis ei ole homogeenne keskkond. Igal lumekihil on erinev temperatuur. Sügavaimad kohad, kuhu päike ei pääse, on pinnast külmemad. Nendes maapinna lähedal asuvates külmemates kihtides on heli levimise kiirus aeglasem.
Üldiselt on helikiirus tahketes ainetes suurem kui vedelikes ja vedelikes suurem kui gaasides. Seda seetõttu, et mida suurem on aatom- või molekulaarsidemete sidusus, seda tugevam on aine. Heli kiirus õhus (temperatuuril 20 ° C) on 343,2 m / s.
Vaatame helikiirust mõnes meedias:
- Õhus liigub heli 0 ° C juures kiirusega 331 m / s (iga Celsiuse kraadi korral tõuseb temperatuur, heli kiirus suureneb 0,6 m / s).
- Vees (temperatuuril 25 ° C) on see 1593 m / s.
- Kudedes on see 1540 m / s.
- Puidus on see 3700 m / s.
- Betoonis on see 4000 m / s.
- Terase puhul on see 6100 m / s.
- Alumiiniumis on see 6400 m / s.
- Kaadmiumis on see 12400 XNUMX m / s.
Survelaine levimiskiirus on kolbmootori kollektori resonantsnähtuse uurimisel väga oluline ja sõltub keskkonna omadustest. Näiteks gaaside puhul sõltub sisselaskekollektori aurustunud segu või väljalaskekollektoris põlenud gaasid nende tihedusest ja rõhust.
Lainete levimise tüübid
Laineid on kahte tüüpi: piki- ja põiklaineid.
- Pikilaine: Laine, milles söötme osakesed vibreerivad ühelt küljelt teisele lainega samas suunas. Sööde võib olla tahke, vedel või gaasiline. Seetõttu on helilained pikilained.
- Ristlaine: Laine, milles söötmes olevad osakesed vibreerivad laine liikumissuuna suhtes "täisnurga all" üles ja alla. Need lained esinevad ainult tahketes ja vedelikes, mitte gaasides.
Kuid pidage meeles, et lained liiguvad igas suunas, nii et neid on lihtsam mõelda kui kera läbimist.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada helikiiruse ja selle omaduste kohta.