Hraði hljóðs

Þú hefur örugglega margoft séð að þegar það er stormur er það fyrsta sem er ljós sem er eldingin og síðan berst hljóðið. Þetta er vegna Hraði hljóðs. Vísindamenn hafa fundið hvað er hámarkshraði sem hljóð getur breiðst út um loftið. Í eðlisfræði er þetta mjög mikilvægt.

Þess vegna ætlum við að tileinka þessa grein til að segja þér allt sem þú þarft að vita um hraða hljóðsins og hvernig það breiðist út.

Hraði hljóðs

Útbreiðsluhraði hljóðbylgju fer eftir eiginleikum miðilsins þar sem hún dreifist, ekki á einkennum bylgju eða krafti sem framleiðir hana. Þessi útbreiðsluhraði hljóðbylgna er einnig kallaður hraði hljóðs. Í lofthjúpi jarðar, hitastigið er 20ºC, sem er 343 metrar á sekúndu.

Hljóðhraði er breytilegur eftir fjölgunarmiðlinum og hvernig hann fjölgar sér í miðlinum hjálpar til við að skilja betur sérkenni flutningsmiðilsins. Þegar hitastig fjölgunarmiðilsins breytist mun hljóðhraði einnig breytast. Þetta er vegna þess að hitastigshækkun leiðir til aukningar á tíðni samskipta milli agna sem bera titring, sem skilar sér í aukningu á hraða bylgjunnar.

Almennt séð er hraði hljóðs í föstu efni meiri en í vökva og hljóðhraði í vökva er meiri en í lofttegundum. Þetta er vegna þess að því traustara efni, því meiri samloðun atómtengjanna, sem stuðlar að fjölgun hljóðbylgna.

Hraði hljóðframleiðslu fer aðallega eftir mýkt miðilsins sem fjölgar honum. Teygjanleiki vísar til hæfileikans til að endurheimta upprunalega lögun sína.

Hvað er hljóð

Hljóð er þrýstibylgja sem getur breiðst út um loft með þjöppun og þunglyndi. Hljóðið sem við skynjum í kringum okkur er ekkert annað en orka sem myndast af titringi sem breiðist út um loftið eða annan miðil, sem hægt er að taka á móti og heyra þegar það berst til manns eyra. Við vitum að hljóð ferðast í formi bylgja.

Bylgjur eru titringstruflanir í miðlinum, sem flytja orku frá einum stað til annars án þess að hafa beint samband milli þessara tveggja punkta. Við getum sagt að bylgjan er framleidd með titringi agna miðilsins sem hún fer í gegnum, það er útbreiðsluferlið sem samsvarar lengdarfærslu (í útbreiðsluátt) loftsameindanna. Svæðið með mikilli tilfærslu birtist á svæðinu þar sem amplitude þrýstibreytingarinnar er núll og öfugt.

Hljóðið í hátalara

Loft í túpu með hátalara í öðrum enda og lokað í hinum enda titrar í formi öldna. Static á lengd. Eigin titringur á rörum með þessa eiginleika. Það samsvarar sinusbylgju, en bylgjulengdin er þannig að það er punktur núll amplitude. Útblásturshnúturinn í enda hátalarans og lokaði enda slöngunnar, vegna þess að loftið getur ekki hreyft sig frjálst vegna hátalarans og slönguloksins. Í þessum hnútum höfum við hámarks breytingu á þrýstingi, mótefni eða maga, í standandi bylgju.

Hljóðhraði í mismunandi miðlum

Hljóðhraði er mismunandi eftir því hvaða miðli hljóðbylgjan breiðist út. Það breytist einnig með hitastigi miðilsins. Þetta er vegna þess að hitastigshækkun veldur aukningu á tíðni samskipta milli agna sem bera titring og aukning á þessari virkni eykur hraða.

Til dæmis, í snjó, getur hljóð farið langar leiðir. Þetta er vegna ljósbrots undir snjó, sem er ekki einsleitur miðill. Hvert snjólag hefur mismunandi hitastig. Dýpstu staðir sem sólin nær ekki til eru kaldari en yfirborðið. Í þessum svalari lögum nálægt jörðu er hraði hljóðframleiðslu hægari.

Almennt séð er hljóðhraði meiri í föstu efni en í vökva og meiri í vökva en í lofttegundum. Þetta er vegna þess að því meiri samloðun atóm- eða sameindatengjanna, því sterkari er efnið. Hljóðhraði í lofti (við 20 ° C hita) er 343,2 m / s.

Við skulum sjá hraða hljóðsins í sumum miðlum:

• Í lofti, við 0 ° C, hreyfist hljóð á 331 m / s hraða (fyrir hverja gráðu á Celsíus hækkar hitastigið, hljóðhraði eykst um 0,6 m / s).
• Í vatni (við 25 ° C) er það 1593 m / s.
• Í vefjum er það 1540 m / s.
• Í tré er það 3700 m / s.
• Í steinsteypu er það 4000 m / s.
• Í stáli er það 6100 m / s.
• Í áli er það 6400 m / s.
• Í kadmíum er það 12400 m / s.

Útbreiðsluhraði þrýstibylgju er mjög mikilvægur við rannsókn á ómunafyrirbæri í safnara afturhreyfilsvélar og fer eftir eiginleikum umhverfisins. Til dæmis, fyrir lofttegundir, er gufað blanda í inntaksgreininni eða lofttegundirnar sem brenndar eru í útblástursgreininni háð þéttleika þeirra og þrýstingi.

Tegundir útbreiðslu bylgja

Það eru tvenns konar bylgjur: lengdarbylgjur og þverbylgjur.

• Lengdarbylgja: Öld þar sem agnir miðils titra frá einni hlið til annarrar í sömu átt og bylgjan. Miðillinn getur verið fastur, fljótandi eða loftkenndur. Þess vegna eru hljóðbylgjur lengdarbylgjur.
• Þverbylgja: Bylgja þar sem agnir í miðlinum titra upp og niður „í hornrétt“ á hreyfingarstefnu öldunnar. Þessar öldur birtast aðeins í föstu efni og vökva, ekki lofttegundum.

En mundu að öldur ferðast í allar áttir, svo það er auðveldara að hugsa um þær sem fara í gegnum kúlu.

Ég vona að með þessum upplýsingum geturðu lært meira um hljóðhraða og eiginleika þess.