音速

飛行機の音速

確かに何度もあなたは嵐が起こったときに最初にあるのは稲妻である光であり、それから音が到着するのを見てきました。 これは 音の速さ。 科学者たちは、音が空中を伝播できる最大速度を発見しました。 物理学では、これは非常に重要です。

したがって、この記事では、音速とその伝播方法について知っておく必要のあるすべてのことを説明します。

音速

音の速さ

音波の伝播速度は、波の特性やそれを生成する力ではなく、伝播する媒体の特性に依存します。 この音波の伝播速度は音速とも呼ばれます。地球の大気圏では、 温度は20ºC、つまり毎秒343メートルです。

音速は伝搬媒体によって異なり、媒体内での伝搬方法は、伝送媒体の特定の特性をよりよく理解するのに役立ちます。 伝搬媒体の温度が変化すると、音速も変化します。 これは、温度が上昇すると、振動を運ぶ粒子間の相互作用の頻度が増加するためです。 これは波の速度の増加につながります。

一般的に言えば、固体の音速は液体よりも速く、液体の音速は気体よりも速い。 これは、固形物が多いほど、原子結合の凝集度が高くなり、音波の伝播が促進されるためです。

音の伝播速度は、主にそれを伝播する媒体の弾性に依存します。 弾力性とは、元の形状を復元する能力を指します。

音とは

音は、圧縮と押し下げによって空気中を伝播できる圧力波です。 私たちの周りで知覚される音は、空気やその他の媒体を介して伝播する振動によって生成されるエネルギーにすぎず、人間の耳に到達したときに受信して聞くことができます。 音は波の形で伝わることがわかっています。

波は媒体内の振動擾乱であり、これらのXNUMX点が直接接触することなく、ある点から別の点にエネルギーを伝達します。 波は、通過する媒体の粒子の振動、つまり空気分子の縦方向の変位(伝播方向)に対応する伝播過程によって生成されると言えます。 変位の大きい領域は、圧力変化の振幅がゼロの領域に表示され、その逆も同様です。

スピーカーの音

拡声器

一方の端にスピーカーがあり、もう一方の端が閉じているチューブ内の空気は、波の形で振動します。 縦方向に静的。 これらの特性を備えたチューブの独自の振動モード。 これは、振幅がゼロの点が存在するような波長の正弦波に対応します。 スピーカーとチューブキャップのために空気が自由に移動できないため、スピーカーの端とチューブの閉じた端にある排気ノード。 これらのノードでは、定在波の圧力、腹または腹の最大変動があります。

さまざまなメディアでの音速

音の実験

音速は、音波が伝播する媒体によって異なります。 また、媒体の温度によっても変化します。 これは、温度が上昇すると、振動を運ぶ粒子間の相互作用の頻度が増加し、この活動が増加すると速度が増加するためです。

たとえば、雪の中では、音は長距離を移動する可能性があります。 これは、均質な媒体ではない雪の下での屈折によるものです。 雪の各層は異なる温度を持っています。 太陽が届かない最も深い場所は、地表よりも寒いです。 地面に近いこれらのより冷たい層では、音の伝播速度は遅くなります。

一般的に言って、音速は液体よりも固体の方が速く、気体よりも液体の方が速い。 これは、原子結合または分子結合の凝集力が高いほど、物質が強くなるためです。 空気中(20°Cの温度)の音速は343,2 m / sです。

いくつかのメディアの音速を見てみましょう。

  • 空気中、0°Cでは、音は331 m / sの速度で伝わります(摂氏0,6度ごとに温度が上昇すると、音速はXNUMX m / s増加します)。
  • 水中(25°C)では1593 m / sです。
  • 組織では1540m / sです。
  • 木材では3700m / sです。
  • 具体的には4000m / sです。
  • 鋼では6100m / sです。
  • アルミニウムでは6400m / sです。
  • カドミウムでは12400m / sです。

圧力波の伝播速度は、レシプロエンジンのコレクターの共振現象の研究において非常に重要であり、環境の特性に依存します。 たとえば、ガスの場合、インテークマニホールド内の気化した混合物またはエキゾーストマニホールド内で燃焼したガスは、それらの密度と圧力に依存します。

伝播する波の種類

波には縦波と横波のXNUMX種類があります。

  • 縦波: 媒体の粒子が波と同じ方向に一方の側からもう一方の側に振動する波。 媒体は、固体、液体、または気体であり得る。 したがって、音波は縦波です。
  • 横波:媒体中の粒子が波の移動方向に対して「直角」に上下に振動する波。 これらの波は、気体ではなく、固体と液体にのみ現れます。

ただし、波はすべての方向に伝わるため、球を通過するものと考える方が簡単です。

この情報で、音速とその特性についてもっと学ぶことができれば幸いです。


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