Určite ste mnohokrát videli, že keď je búrka, prvé, čo tam je, je svetlo, ktoré je bleskom, a potom príde zvuk. Je to kvôli Rýchlosť zvuku. Vedci zistili, aká je maximálna rýchlosť, ktorou sa zvuk môže šíriť vzduchom. Vo fyzike je to veľmi dôležité.
Tento článok sa preto budeme venovať, aby sme vám povedali všetko, čo potrebujete vedieť o rýchlosti zvuku a jeho šírení.
Rýchlosť zvuku
Rýchlosť šírenia zvukovej vlny závisí od charakteristík média, v ktorom sa šíri, nie od charakteristík vlny alebo sily, ktorá ju vytvára. Táto rýchlosť šírenia zvukových vĺn sa nazýva aj rýchlosť zvuku. V atmosfére Zeme teplota je 20 ° C, čo je 343 metrov za sekundu.
Rýchlosť zvuku sa líši v závislosti od šírenia média a spôsob, akým sa v médiu šíri, pomáha lepšie porozumieť určitým vlastnostiam prenosového média. Keď sa zmení teplota propagačného média, zmení sa aj rýchlosť zvuku. Dôvodom je, že zvýšenie teploty vedie k zvýšeniu frekvencie interakcií medzi časticami, ktoré nesú vibrácie, čo sa prejavuje zvýšením rýchlosti vlny.
Všeobecne povedané, rýchlosť zvuku v tuhých látkach je vyššia ako v kvapalinách a rýchlosť zvuku v kvapalinách je vyššia ako v plynoch. Je to preto, že čím viac pevných látok, tým vyšší je stupeň súdržnosti atómových väzieb, ktorý podporuje šírenie zvukových vĺn.
Rýchlosť šírenia zvuku závisí predovšetkým od pružnosti média, ktoré ho šíri. Elasticita sa týka schopnosti obnoviť pôvodný tvar.
Čo je zvuk
Zvuk je tlaková vlna, ktorá sa môže šíriť vzduchom kompresiou a depresiou. Zvuk, ktorý vnímame okolo seba, nie je nič iné ako energia generovaná vibráciami, ktoré sa šíria vzduchom alebo iným médiom a ktoré je možné prijať a počuť, keď sa dostane do ľudského ucha. Vieme, že zvuk sa šíri vo forme vĺn.
Vlny sú vibračné poruchy v médiu, ktoré prenášajú energiu z jedného bodu do druhého bez priameho kontaktu medzi týmito dvoma bodmi. Môžeme povedať, že vlna je vytváraná vibráciou častíc média, cez ktoré prechádza, to znamená procesom šírenia zodpovedajúcim pozdĺžnemu posunu (v smere šírenia) molekúl vzduchu. Oblasť s veľkým posunom sa objaví v oblasti, kde je amplitúda zmeny tlaku nulová a naopak.
Zvuk v reproduktore
Vzduch v trubici s reproduktorom na jednom konci a uzavretým na druhom konci vibruje vo forme vĺn. Statické pozdĺžne. Vlastné režimy vibrácií rúrok s týmito vlastnosťami. Zodpovedá to sínusovej vlne, ktorej vlnová dĺžka je taká, že existuje bod nulovej amplitúdy. Výfukový uzol na konci reproduktora a uzavretý koniec trubice, pretože vzduch sa nemôže voľne pohybovať v dôsledku reproduktora, respektíve krytu trubice. V týchto uzloch máme maximálnu variáciu tlaku, antinodu alebo brucha stojatej vlny.
Rýchlosť zvuku v rôznych médiách
Rýchlosť zvuku sa líši v závislosti od média, v ktorom sa zvuková vlna šíri. Mení sa tiež s teplotou média. Dôvodom je, že zvýšenie teploty spôsobuje zvýšenie frekvencie interakcií medzi časticami, ktoré nesú vibrácie, a zvýšenie tejto aktivity zvyšuje rýchlosť.
Napríklad na snehu môže zvuk cestovať na dlhé vzdialenosti. Je to spôsobené lomom pod snehom, ktorý nie je homogénnym médiom. Každá vrstva snehu má inú teplotu. Najhlbšie miesta, na ktoré sa slnko nedostane, sú chladnejšie ako povrch. V týchto chladnejších vrstvách blízko zeme je rýchlosť šírenia zvuku pomalšia.
Vo všeobecnosti je rýchlosť zvuku v tuhých látkach väčšia ako v kvapalinách a väčšia v kvapalinách ako v plynoch. Dôvodom je, že čím vyššia je súdržnosť atómových alebo molekulárnych väzieb, tým je látka silnejšia. Rýchlosť zvuku vo vzduchu (pri teplote 20 ° C) je 343,2 m / s.
Pozrime sa na rýchlosť zvuku v niektorých médiách:
- Vo vzduchu sa zvuk pri 0 ° C šíri rýchlosťou 331 m / s (na každý stupeň Celzia teplota stúpa, rýchlosť zvuku sa zvyšuje o 0,6 m / s).
- Vo vode (pri 25 ° C) je to 1593 m / s.
- V tkanivách je to 1540 m / s.
- V dreve je to 3700 XNUMX m / s.
- V betóne je to 4000 m / s.
- V oceli je to 6100 m / s.
- V hliníku je to 6400 m / s.
- V kadmiu je to 12400 XNUMX m / s.
Rýchlosť šírenia tlakovej vlny je veľmi dôležitá pri štúdiu rezonančného javu v kolektore piestového motora a závisí od charakteristík prostredia. Napríklad pre plyny závisí odparovaná zmes v sacom potrubí alebo plyny spálené vo výfukovom potrubí od ich hustoty a tlaku.
Druhy šíriacich sa vĺn
Existujú dva druhy vĺn: pozdĺžne a priečne.
- Pozdĺžna vlna: Vlna, v ktorej častice média vibrujú z jednej strany na druhú v rovnakom smere ako vlna. Médium môže byť pevné, kvapalné alebo plynné. Zvukové vlny sú preto pozdĺžne vlny.
- Priečna vlna: Vlna, v ktorej častice v médiu vibrujú hore a dole „v pravom uhle“ k smeru pohybu vlny. Tieto vlny sa objavujú iba v pevných látkach a kvapalinách, nie v plynoch.
Nezabudnite však, že vlny sa šíria všetkými smermi, takže je jednoduchšie ich vnímať ako prechádzajúce sférou.
Dúfam, že s týmito informáciami sa môžete dozvedieť viac o rýchlosti zvuku a jeho charakteristikách.