Protams, daudzas reizes jūs esat redzējuši, ka vētras gadījumā pirmā lieta, kas ir, ir zibens, un tad nāk skaņa. Tas ir saistīts ar Skaņas ātrums. Zinātnieki ir noskaidrojuši, kāds ir maksimālais ātrums, ko skaņa var izplatīties pa gaisu. Fizikā tas ir diezgan svarīgi.
Tāpēc mēs veltīsim šo rakstu, lai pastāstītu jums visu, kas jums jāzina par skaņas ātrumu un tā izplatīšanos.
Skaņas ātrums
Skaņas viļņa izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no tā vides īpašībām, kurā tas tiek izplatīts, nevis no viļņa īpašībām vai spēka, kas to rada. Šo skaņas viļņu izplatīšanās ātrumu sauc arī par skaņas ātrumu. Zemes atmosfērā temperatūra ir 20ºC, kas ir 343 metri sekundē.
Skaņas ātrums mainās atkarībā no izplatīšanās vides, un veids, kādā tas izplatās vidē, palīdz labāk izprast noteiktas pārraides vides īpašības. Mainoties pavairošanas vides temperatūrai, mainīsies arī skaņas ātrums. Tas ir tāpēc, ka temperatūras paaugstināšanās palielina mijiedarbības biežumu starp daļiņām, kas nes vibrācijas, kas nozīmē viļņa ātruma palielināšanos.
Vispārīgi runājot, skaņas ātrums cietās daļās ir lielāks nekā šķidrumos, un skaņas ātrums šķidrumos ir lielāks nekā gāzēs. Tas ir tāpēc, ka jo cietāka viela, jo lielāka ir atomu saišu kohēzijas pakāpe, kas veicina skaņas viļņu izplatīšanos.
Skaņas izplatīšanās ātrums galvenokārt ir atkarīgs no tā izplatīšanas vides elastības. Elastība attiecas uz spēju atjaunot sākotnējo formu.
Kas ir skaņa
Skaņa ir spiediena vilnis, kas var izplatīties pa gaisu, saspiežot un nospiežot. Skaņa, ko mēs uztveram sev apkārt, ir nekas vairāk kā enerģija, ko rada vibrācijas, kas izplatās pa gaisu vai jebkuru citu vidi, ko var uztvert un dzirdēt, kad tā sasniedz cilvēka ausi. Mēs zinām, ka skaņa pārvietojas viļņu veidā.
Viļņi ir vibrācijas traucējumi vidē, kas pārnes enerģiju no viena punkta uz otru bez tieša kontakta starp šiem diviem punktiem. Mēs varam teikt, ka vilni rada vides daļiņu vibrācija, caur kuru tas iet, tas ir, izplatīšanās process, kas atbilst gaisa molekulu gareniskajai pārvietošanai (izplatīšanās virzienā). Platība ar lielu pārvietojumu parādās apgabalā, kur spiediena izmaiņu amplitūda ir nulle, un otrādi.
Skaņa skaļrunī
Gaiss caurulē ar skaļruni vienā galā un aizvērts otrā galā vibrē viļņu veidā. Statiski gareniski. Pašu cauruļu vibrācijas režīmi ar šīm īpašībām. Tas atbilst sinusa vilnim, kura viļņa garums ir tāds, ka ir nulles amplitūdas punkts. Izplūdes mezgls skaļruņa galā un slēgtais caurules gals, jo gaiss nevar brīvi pārvietoties attiecīgi skaļruņa un caurules vāciņa dēļ. Šajos mezglos mums ir maksimālas pastāvīgā viļņa spiediena izmaiņas, antinode vai vēders.
Skaņas ātrums dažādos medijos
Skaņas ātrums mainās atkarībā no vides, kurā skaņas vilnis izplatās. Tas mainās arī līdz ar barotnes temperatūru. Tas ir tāpēc, ka temperatūras paaugstināšanās izraisa mijiedarbības biežuma palielināšanos starp daļiņām, kas nes vibrācijas, un šīs aktivitātes palielināšanās palielina ātrumu.
Piemēram, sniegā skaņa var pārvarēt lielus attālumus. Tas ir saistīts ar refrakciju zem sniega, kas nav viendabīga vide. Katrai sniega kārtai ir atšķirīga temperatūra. Dziļākās vietas, kuras saule nevar sasniegt, ir vēsākas par virsmu. Šajos aukstākajos slāņos, kas atrodas tuvu zemei, skaņas izplatīšanās ātrums ir lēnāks.
Vispārīgi runājot, skaņas ātrums ir lielāks cietās vielās nekā šķidrumos un lielāks šķidrumos nekā gāzēs. Tas ir tāpēc, ka jo augstāka ir atomu vai molekulāro saišu kohēzija, jo spēcīgāka ir viela. Skaņas ātrums gaisā (20 ° C temperatūrā) ir 343,2 m / s.
Apskatīsim skaņas ātrumu dažos plašsaziņas līdzekļos:
- Gaisā 0 ° C temperatūrā skaņa pārvietojas ar ātrumu 331 m / s (katram grādam pēc Celsija temperatūra paaugstinās, skaņas ātrums palielinās par 0,6 m / s).
- Ūdenī (pie 25 ° C) tas ir 1593 m / s.
- Audos tas ir 1540 m / s.
- Kokā tas ir 3700 m / s.
- Betonā tas ir 4000 m / s.
- Tēraudā tas ir 6100 m / s.
- Alumīnijā tas ir 6400 m / s.
- Kadmijā tas ir 12400 XNUMX m / s.
Spiediena viļņa izplatīšanās ātrums ir ļoti svarīgs, pētot rezonanses parādību virzuļdzinēja kolektorā, un tas ir atkarīgs no apkārtējās vides īpašībām. Piemēram, gāzēm iztvaicētais maisījums ieplūdes kolektorā vai izplūdes kolektorā sadedzinātās gāzes ir atkarīgas no to blīvuma un spiediena.
Viļņu izplatīšanās veidi
Pastāv divu veidu viļņi: garenvirzieni un šķērsviļņi.
- Gareniskais vilnis: Vilnis, kurā vides daļiņas vibrē no vienas puses uz otru tādā pašā virzienā kā vilnis. Barotne var būt cieta, šķidra vai gāzveida. Tāpēc skaņas viļņi ir gareniski.
- Šķērsvirziens: Vilnis, kurā daļiņas vidē vibrē uz augšu un uz leju "taisnā leņķī" pret viļņa kustības virzienu. Šie viļņi parādās tikai cietās vielās un šķidrumos, nevis gāzēs.
Bet atcerieties, ka viļņi ceļo visos virzienos, tāpēc ir vieglāk domāt par tiem, kas iet caur sfēru.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par skaņas ātrumu un tā īpašībām.