Chắc hẳn bạn đã nhiều lần thấy rằng khi có bão điều đầu tiên là có ánh sáng là tia chớp và sau đó là âm thanh phát ra. Điều này là do Tốc độ âm thanh. Các nhà khoa học đã tìm ra tốc độ tối đa mà âm thanh có thể truyền trong không khí. Trong vật lý, điều này khá quan trọng.
Vì vậy, chúng tôi sẽ dành bài viết này để cho bạn biết mọi thứ bạn cần biết về tốc độ của âm thanh và cách nó lan truyền.
Tốc độ âm thanh
Tốc độ truyền của sóng âm phụ thuộc vào đặc tính của môi trường truyền sóng chứ không phụ thuộc vào đặc tính của sóng hoặc lực tạo ra nó. Tốc độ lan truyền của sóng âm này còn được gọi là tốc độ của âm thanh. nhiệt độ là 20ºC, là 343 mét trên giây.
Tốc độ của âm thanh thay đổi theo môi trường truyền và cách nó truyền trong môi trường đó giúp hiểu rõ hơn một số đặc điểm của môi trường truyền. Khi nhiệt độ của môi trường truyền sóng thay đổi thì tốc độ âm thanh cũng thay đổi theo. Điều này là do sự gia tăng nhiệt độ dẫn đến sự gia tăng tần số tương tác giữa các hạt mang dao động, làm tăng tốc độ của sóng.
Nói chung, tốc độ âm thanh trong chất rắn cao hơn trong chất lỏng và tốc độ âm thanh trong chất lỏng cao hơn trong chất khí. Điều này là do vật chất càng rắn, mức độ liên kết của các liên kết nguyên tử càng lớn, điều này có lợi cho sự truyền sóng âm.
Tốc độ truyền âm chủ yếu phụ thuộc vào tính đàn hồi của môi trường truyền âm đó. Tính đàn hồi đề cập đến khả năng khôi phục lại hình dạng ban đầu của nó.
Âm thanh là gì
Âm thanh là một sóng áp suất có thể lan truyền trong không khí bằng cách nén và giảm áp. Âm thanh mà chúng ta cảm nhận được xung quanh mình không gì khác hơn là năng lượng được tạo ra bởi các dao động truyền trong không khí hoặc bất kỳ phương tiện nào khác, có thể được tiếp nhận và nghe thấy khi nó đến tai người. Chúng ta biết rằng âm thanh truyền đi dưới dạng sóng.
Sóng là những nhiễu loạn dao động trong môi trường, truyền năng lượng từ điểm này sang điểm khác mà không có sự tiếp xúc trực tiếp giữa hai điểm này. Chúng ta có thể nói rằng sóng được tạo ra bởi sự dao động của các phần tử của môi trường mà nó đi qua, tức là quá trình lan truyền tương ứng với sự dịch chuyển theo phương dọc (theo hướng truyền) của các phân tử không khí. Vùng có độ dịch chuyển lớn xuất hiện ở vùng có biên độ thay đổi khí áp bằng không và ngược lại.
Âm thanh trong loa
Không khí trong một ống có loa ở một đầu và đóng ở đầu kia dao động dưới dạng sóng. Tĩnh theo chiều dọc. Các chế độ rung riêng của ống có các đặc điểm này. Nó tương ứng với một sóng hình sin, có bước sóng sao cho có một điểm có biên độ bằng không. Nút thoát khí ở cuối loa và đầu ống đóng, vì không khí không thể chuyển động tự do do loa và nắp ống tương ứng. Trong các nút này, chúng ta có một sự biến thiên cực đại của áp suất, một cực âm hoặc bụng, của sóng dừng.
Tốc độ âm thanh trong các phương tiện khác nhau
Tốc độ âm thanh thay đổi tùy theo môi trường truyền sóng âm. Nó cũng thay đổi theo nhiệt độ của môi trường. Điều này là do sự gia tăng nhiệt độ làm tăng tần số tương tác giữa các hạt mang dao động, và sự gia tăng hoạt động này sẽ làm tăng tốc độ.
Ví dụ, trong tuyết, âm thanh có thể truyền đi một khoảng cách xa. Điều này là do hiện tượng khúc xạ dưới tuyết, không phải là môi trường đồng nhất. Mỗi lớp tuyết có một nhiệt độ khác nhau. Những nơi sâu nhất mà mặt trời không thể chạm tới đều lạnh hơn bề mặt. Ở những lớp lạnh hơn gần mặt đất này, tốc độ truyền âm chậm hơn.
Nói chung, tốc độ âm thanh trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng và lớn hơn trong chất lỏng hơn trong chất khí. Điều này là do sự gắn kết của các liên kết nguyên tử hoặc phân tử càng cao thì chất càng mạnh. Tốc độ âm thanh trong không khí (ở nhiệt độ 20 ° C) là 343,2 m / s.
Hãy xem tốc độ của âm thanh trong một số phương tiện:
- Trong không khí, ở 0 ° C, âm thanh truyền đi với tốc độ 331 m / s (cứ tăng nhiệt độ lên độ C thì tốc độ âm thanh tăng thêm 0,6 m / s).
- Trong nước (ở 25 ° C), tốc độ là 1593 m / s.
- Trong mô nó là 1540 m / s.
- Trong gỗ là 3700 m / s.
- Trong bê tông, nó là 4000 m / s.
- Trong thép là 6100 m / s.
- Trong nhôm là 6400 m / s.
- Trong cadmium, nó là 12400 m / s.
Tốc độ lan truyền của sóng áp suất rất quan trọng trong việc nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng trong bộ thu của động cơ chuyển động và phụ thuộc vào đặc tính của môi trường. Ví dụ, đối với khí, hỗn hợp hóa hơi trong đường ống nạp hoặc các khí được đốt cháy trong đường ống xả phụ thuộc vào mật độ và áp suất của chúng.
Các loại sóng lan truyền
Có hai loại sóng: sóng dọc và sóng ngang.
- Sóng dọc: Sóng trong đó các hạt của môi trường dao động từ bên này sang bên kia cùng phương với sóng. Môi trường có thể ở thể rắn, lỏng hoặc khí. Do đó, sóng âm là sóng dọc.
- Sóng ngang: Sóng trong đó các hạt trong môi trường dao động lên xuống "vuông góc" với phương chuyển động của sóng. Các sóng này chỉ xuất hiện trong chất rắn và chất lỏng, không phải chất khí.
Nhưng hãy nhớ rằng sóng di chuyển theo mọi hướng, vì vậy sẽ dễ dàng hơn khi nghĩ chúng đi qua một hình cầu.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về tốc độ của âm thanh và các đặc điểm của nó.