Bizonyára sokszor láttátok már, hogy amikor vihar van, az első dolog, ami van, az a fény, ami a villám, majd megérkezik a hang. Ennek oka az Hangsebesség. A tudósok megállapították, hogy mekkora a maximális sebesség, amellyel a hang terjedhet a levegőben. A fizikában ez nagyon fontos.
Ezért ezt a cikket annak szenteljük, hogy elmondjunk mindent, amit a hangsebességről és terjedési módjáról tudni kell.
Hangsebesség
A hanghullám terjedési sebessége a közeg jellemzőitől függ, amelyben terjed, nem pedig a hullám jellemzőitől vagy az azt előállító erőtől. A hanghullámok terjedésének ezt a sebességét hangsebességnek is nevezik. A Föld légkörében a hőmérséklet 20ºC, ami 343 méter másodpercenként.
A hangsebesség a terjedési közegtől függően változik, és a közegben történő terjedési módja segít jobban megérteni az átviteli közeg bizonyos jellemzőit. A terjedő közeg hőmérsékletének változásával a hangsebesség is megváltozik. Ez azért van, mert a hőmérséklet emelkedése a rezgéseket hordozó részecskék közötti kölcsönhatások gyakoriságának növekedéséhez vezet, ami a hullám sebességének növekedését jelenti.
Általánosságban elmondható, hogy a szilárd anyagok hangsebessége nagyobb, mint a folyadékoké, és a hangsebesség folyadékokban magasabb, mint a gázoké. Ennek oka az, hogy minél szilárdabb az anyag, annál nagyobb az kohézió az atomi kötésekben, ami kedvez a hanghullámok terjedésének.
A hang terjedési sebessége elsősorban az azt terjesztő közeg rugalmasságától függ. A rugalmasság arra utal, hogy vissza lehet állítani eredeti alakját.
Mi a hang
A hang egy nyomáshullám, amely a levegőn keresztül terjedhet kompresszióval és lenyomással. A körülöttünk érzékelt hang nem más, mint a levegőben vagy bármilyen más közegben terjedő rezgések által generált energia, amely az emberi fülbe jutva fogható és hallható. Tudjuk, hogy a hang hullámok formájában terjed.
A hullámok rezgési zavarok a közegben, amelyek energiát továbbítanak egyik pontból a másikba anélkül, hogy e két pont között közvetlen érintkezés lenne. Mondhatjuk, hogy a hullámot a közeg részecskéinek rezgése okozza, amelyen áthalad, vagyis a légmolekulák hosszirányú elmozdulásának (terjedési irányban) megfelelő terjedési folyamat. A nagy elmozdulású terület azon a területen jelenik meg, ahol a nyomásváltozás amplitúdója nulla, és fordítva.
Hang a hangszóróban
Az egyik végén hangszóróval, a másik végén zárt csőben lévő levegő hullámok formájában vibrál. Statikus hosszirányban. Ezekkel a tulajdonságokkal rendelkező csövek saját rezgési módjai. Ez egy szinuszhullámnak felel meg, amelynek hullámhossza olyan, hogy van egy nulla amplitúdójú pont. A hangszóró végén található kipufogó csomópont és a cső zárt vége, mert a levegő nem tud szabadon mozogni a hangszóró és a csősapka miatt. Ezekben a csomópontokban az állóhullám nyomásának, az antinódának vagy a hasnak a maximális változása van.
Hangsebesség különböző médiában
A hangsebesség attól függően változik, hogy milyen közegben terjed a hanghullám. A közeg hőmérsékletével is változik. Ennek oka, hogy a hőmérséklet emelkedése a rezgéseket hordozó részecskék közötti kölcsönhatások gyakoriságának növekedését okozza, és ennek az aktivitásnak a növekedése növeli a sebességet.
Például hóban a hang nagy távolságokat is megtehet. Ennek oka a hó alatti törés, ami nem homogén közeg. Minden hóréteg különböző hőmérsékletű. A legmélyebb helyek, amelyeket a nap nem érhet el, hidegebbek, mint a felszín. Ezekben a hűvösebb talajközeli rétegekben a hangterjedés sebessége lassabb.
Általánosságban elmondható, hogy a hangsebesség nagyobb szilárd anyagokban, mint folyadékokban, és nagyobb folyadékokban, mint gázokban. Ennek az az oka, hogy minél nagyobb az atomi vagy molekuláris kötések kohéziója, annál erősebb az anyag. A hangsebesség levegőben (20 ° C hőmérsékleten) 343,2 m / s.
Nézzük meg a hangsebességet egyes médiákban:
- Levegőben 0 ° C-on a hang 331 m / s sebességgel terjed (minden Celsius-fokra a hőmérséklet emelkedik, a hangsebesség 0,6 m / s-kal nő).
- Vízben (25 ° C -on) 1593 m / s.
- A szövetekben 1540 m / s.
- A fában 3700 m / s.
- Betonban 4000 m/s.
- Acélban 6100 m / s.
- Alumíniumban 6400 m / s.
- Kadmiumban 12400 XNUMX m / s.
A nyomáshullám terjedési sebessége nagyon fontos a dugattyús motor kollektorában fellépő rezonancia jelenség vizsgálatánál, és a környezet jellemzőitől függ. Például gázok esetében a szívócsonkban elpárologtatott keverék vagy a kipufogócsatornában égett gázok sűrűségüktől és nyomásuktól függenek.
A terjedő hullámok típusai
Kétféle hullám létezik: hosszirányú és keresztirányú hullámok.
- Hosszú hullám: Hullám, amelyben a közeg részecskéi egyik oldalról a másikra rezegnek ugyanabban az irányban, mint a hullám. A közeg lehet szilárd, folyékony vagy gáznemű. Ezért a hanghullámok hosszirányú hullámok.
- Keresztirányú hullám: Hullám, amelyben a közegben lévő részecskék fel -le rezegnek "derékszögben" a hullám mozgási irányával. Ezek a hullámok csak szilárd anyagokban és folyadékokban jelennek meg, gázokban nem.
De ne feledje, hogy a hullámok minden irányba eljutnak, így könnyebb úgy gondolni rájuk, mint egy gömbre.
Remélem, hogy ezekkel az információkkal többet megtudhat a hang sebességéről és jellemzőiről.