Äänen nopeus

äänen nopeus lentokoneissa

Varmasti monta kertaa olet nähnyt, että myrskyn sattuessa ensimmäinen asia, joka on olemassa, on salama ja sitten ääni tulee. Tämä johtuu Äänen nopeus. Tutkijat ovat löytäneet, mikä on suurin nopeus, jonka ääni voi levittää ilmassa. Fysiikassa tämä on varsin tärkeää.

Siksi aiomme omistaa tämän artikkelin kertoaksemme sinulle kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää äänen nopeudesta ja sen etenemisestä.

Äänen nopeus

Äänen nopeus

Ääniaallon etenemisnopeus riippuu väliaineen ominaisuuksista, jossa se etenee, ei aallon ominaisuuksista tai sitä tuottavasta voimasta. Tätä ääniaaltojen etenemisnopeutta kutsutaan myös äänen nopeudeksi. Maapallon ilmakehässä lämpötila on 20ºC, joka on 343 metriä sekunnissa.

Äänen nopeus vaihtelee etenemisvälineen mukaan ja tapa, jolla se etenee väliaineessa, auttaa ymmärtämään paremmin siirtoväliaineen tiettyjä ominaisuuksia. Kun etenemisväliaineen lämpötila muuttuu, myös äänen nopeus muuttuu. Tämä johtuu siitä, että lämpötilan nousu lisää värähtelyä kantavien hiukkasten välisen vuorovaikutuksen taajuutta, mikä tarkoittaa aallon nopeuden kasvua.

Yleisesti ottaen äänen nopeus kiinteissä aineissa on suurempi kuin nesteissä ja äänen nopeus nesteissä on suurempi kuin kaasuissa. Tämä johtuu siitä, että mitä kiinteämpi aine, sitä suurempi atomisidosten koheesioaste, mikä suosii ääniaaltojen etenemistä.

Äänen etenemisnopeus riippuu pääasiassa sitä levittävän väliaineen elastisuudesta. Joustavuus viittaa kykyyn palauttaa alkuperäinen muoto.

Mikä on ääni

Ääni on paineaalto, joka voi levitä ilman läpi puristamalla ja painamalla. Ääni, jonka havaitsemme ympärillämme, on vain energiaa, joka syntyy ilman tai minkä tahansa muun välineen kautta leviävien värähtelyjen tuottamaa energiaa, joka voidaan vastaanottaa ja kuulla, kun se saavuttaa ihmisen korvan. Tiedämme, että ääni kulkee aaltojen muodossa.

Aallot ovat väliaineen värähtelyhäiriöitä, jotka siirtävät energiaa pisteestä toiseen ilman suoraa kosketusta näiden kahden pisteen välillä. Voimme sanoa, että aalto syntyy väliaineen hiukkasten värähtelystä, jonka läpi se kulkee, eli etenemisprosessi, joka vastaa ilmamolekyylien pituussuuntaista siirtymistä (etenemissuunnassa). Suuren siirtymän alue näkyy alueella, jossa paineen muutoksen amplitudi on nolla ja päinvastoin.

Ääni kaiuttimessa

kaiutin

Ilma putkessa, jossa on kaiutin toisessa päässä ja suljettu toisessa päässä, värisee aaltojen muodossa. Staattinen pitkittäin. Omat värähtelytavat putkilla, joilla on nämä ominaisuudet. Se vastaa siniaaltoa, jonka aallonpituus on sellainen, että sen amplitudipiste on nolla. Poistosolmu kaiuttimen päässä ja putken suljettu pää, koska ilma ei voi liikkua vapaasti kaiuttimen ja putken korkin vuoksi. Näissä solmuissa meillä on suurin vaihtelu seisovan aallon paineessa, antinode tai vatsa.

Äänen nopeus eri medioissa

äänikokeilu

Äänen nopeus vaihtelee sen mukaan, millä välineellä ääniaalto etenee. Se muuttuu myös väliaineen lämpötilan mukaan. Tämä johtuu siitä, että lämpötilan nousu lisää vuorovaikutusten taajuutta värähtelyä kantavien hiukkasten välillä, ja tämän aktiivisuuden lisääntyminen lisää nopeutta.

Esimerkiksi lumessa ääni voi kulkea pitkiä matkoja. Tämä johtuu taittumisesta lumen alla, joka ei ole homogeeninen väliaine. Jokaisella lumikerroksella on eri lämpötila. Syvimmät paikat, joihin aurinko ei pääse, ovat kylmempiä kuin pinta. Näissä kylmemmissä maanläheisissä kerroksissa äänen etenemisnopeus on hitaampi.

Yleisesti ottaen äänen nopeus on suurempi kiintoaineissa kuin nesteissä ja suurempi nesteissä kuin kaasuissa. Tämä johtuu siitä, että mitä suurempi atomi- tai molekyylisidosten koheesio, sitä vahvempi aine. Äänen nopeus ilmassa (20 ° C: n lämpötilassa) on 343,2 m / s.

Katsotaanpa äänen nopeutta joissakin medioissa:

  • Ilmassa 0 ° C: ssa ääni kulkee nopeudella 331 m / s (jokaista celsiusastetta kohden lämpötila nousee, äänen nopeus kasvaa 0,6 m / s).
  • Vedessä (25 ° C) se on 1593 m / s.
  • Kudoksissa se on 1540 m / s.
  • Puussa se on 3700 m / s.
  • Betonissa se on 4000 m / s.
  • Teräksessä se on 6100 m / s.
  • Alumiinissa se on 6400 m / s.
  • Kadmiumissa se on 12400 XNUMX m / s.

Paineaallon etenemisnopeus on erittäin tärkeä edestakaismoottorin kollektorin resonanssi -ilmiön tutkimuksessa ja riippuu ympäristön ominaisuuksista. Esimerkiksi kaasujen imusarjan höyrystynyt seos tai pakosarjassa poltetut kaasut riippuvat niiden tiheydestä ja paineesta.

Etenemisaaltojen tyypit

Aaltoja on kahta tyyppiä: pitkittäiset ja poikittaiset aallot.

  • Pitkittäinen aalto: Aalto, jossa väliaineen hiukkaset värähtelevät puolelta toiselle samaan suuntaan kuin aalto. Väliaine voi olla kiinteä, nestemäinen tai kaasumainen. Ääniaallot ovat siis pitkittäisiä aaltoja.
  • Poikittainen aalto: Aalto, jossa väliaineen hiukkaset värisevät ylös ja alas "suorassa kulmassa" aallon liikesuuntaan nähden. Nämä aallot esiintyvät vain kiinteissä aineissa ja nesteissä, eivät kaasuissa.

Muista kuitenkin, että aallot kulkevat kaikkiin suuntiin, joten on helpompaa ajatella niiden kulkevan pallon läpi.

Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää äänen nopeudesta ja sen ominaisuuksista.


Ole ensimmäinen kommentti

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *

*

*

  1. Vastuussa tiedoista: Miguel Ángel Gatón
  2. Tietojen tarkoitus: Roskapostin hallinta, kommenttien hallinta.
  3. Laillistaminen: Suostumuksesi
  4. Tietojen välittäminen: Tietoja ei luovuteta kolmansille osapuolille muutoin kuin lain nojalla.
  5. Tietojen varastointi: Occentus Networks (EU) isännöi tietokantaa
  6. Oikeudet: Voit milloin tahansa rajoittaa, palauttaa ja poistaa tietojasi.