Със сигурност много пъти сте виждали, че когато има буря, първото нещо, което има, е светлината, която е светкавицата и след това пристига звукът. Това се дължи на Скорост на звука. Учените са открили максималната скорост, с която звукът може да се разпространява във въздуха. Във физиката това е много важно. Можете да научите повече за това явление в статията за Всичко, което трябва да знаете за мълнията.
Затова ще посветим тази статия, за да ви кажем всичко, което трябва да знаете за скоростта на звука и как се разпространява.
Скорост на звука
Скоростта на разпространение на звукова вълна зависи от характеристиките на средата, в която се разпространява, а не от характеристиките на вълната или силата, която я произвежда. Тази скорост на разпространение на звуковите вълни се нарича още скорост на звука. В земната атмосфера, температурата е 20ºC, което е 343 метра в секунда. Скоростта на звука варира в зависимост от разпространяващата среда и начина, по който се разпространява в средата, помага да се разберат по -добре определени характеристики на предавателната среда. Когато температурата на разпространяващата среда се промени, скоростта на звука също ще се промени. Това е така, защото повишаването на температурата води до увеличаване на честотата на взаимодействия между частици, които носят вибрации, което се изразява в увеличаване на скоростта на вълната.
Най-общо казано, скоростта на звука в твърди тела е по-висока, отколкото в течности, а скоростта на звука в течности е по-висока, отколкото в газове. Това е така, защото колкото по-твърда е материята, толкова по-голяма е степента на сцепление на атомните връзки, което благоприятства разпространението на звуковите вълни. Ако искате да научите повече по тази тема, вижте нашата статия за звуковата бариера.
Скоростта на разпространение на звука зависи главно от еластичността на средата, която го разпространява. Еластичността се отнася до способността да се възстанови първоначалната й форма.
Какво е звук
Звукът е вълна под налягане, която може да се разпространява във въздуха чрез компресия и депресия. Звукът, който възприемаме около нас, не е нищо повече от енергия, генерирана от вибрации, които се разпространяват във въздуха или друга среда, която може да бъде приета и чута, когато достигне до човешкото ухо. Знаем, че звукът се движи под формата на вълни.
Вълните са вибрационни смущения в средата, които пренасят енергия от една точка в друга без пряк контакт между тези две точки. Можем да кажем, че вълната се получава от вибрациите на частиците на средата, през която преминава, т.е. процесът на разпространение, съответстващ на надлъжното изместване (в посоката на разпространение) на въздушните молекули. Областта с голямо изместване се появява в областта, където амплитудата на промяната на налягането е нула и обратно.
Звукът в високоговорител
Въздухът в тръба с високоговорител в единия край и затворен в другия край вибрира под формата на вълни. Статично надлъжно. Собствени режими на вибрация на тръби с тези характеристики. Тя съответства на синусоидална вълна, чиято дължина на вълната е такава, че има точка с нулева амплитуда. Изпускателният възел в края на високоговорителя и затвореният край на тръбата, тъй като въздухът не може да се движи свободно поради високоговорителя и съответно капачката на тръбата. В тези възли имаме максимална вариация на налягането, антинод или корем, на стоящата вълна.
Скорост на звука в различни среди
Скоростта на звука варира в зависимост от средата, в която се разпространява звуковата вълна. Той също се променя с температурата на средата. Това е така, защото повишаването на температурата води до увеличаване на честотата на взаимодействията между частиците, които носят вибрации, а увеличаването на тази активност увеличава скоростта. Това явление е пряко свързано с разпространение на звука в пространството.
Например в сняг звукът може да пътува на дълги разстояния. Това се дължи на пречупване под сняг, който не е хомогенна среда. Всеки слой сняг има различна температура. Най -дълбоките места, до които слънцето не може да достигне, са по -студени от повърхността. В тези по -хладни слоеве близо до земята скоростта на разпространение на звука е по -бавна.
Най -общо казано, скоростта на звука е по -голяма в твърди тела, отколкото в течности и по -голяма в течности, отколкото в газове. Това е така, защото колкото по -високо е сближаването на атомните или молекулярните връзки, толкова по -силно е веществото. Скоростта на звука във въздуха (при температура 20 ° C) е 343,2 m / s.
Нека видим скоростта на звука в някои медии:
- Във въздуха при 0 ° C звукът се движи със скорост 331 m / s (за всеки градус по Целзий температурата се повишава, скоростта на звука се увеличава с 0,6 m / s).
- Във вода (при 25 ° C) тя е 1593 m / s.
- В тъканите тя е 1540 m / s.
- В дърво е 3700 м / сек.
- В бетона е 4000 m / s.
- В стомана е 6100 м / сек.
- В алуминия е 6400 м / сек.
- В кадмий той е 12400 XNUMX m / s.
Скоростта на разпространение на вълната на налягане е много важна при изследването на явлението резонанс в колектора на бутален двигател и зависи от характеристиките на околната среда. Например, за газовете, изпарената смес във всмукателния колектор или изгорелите газове в изпускателния колектор зависят от тяхната плътност и налягане. Съществува важна връзка между скоростта на звука и градиента на налягането.
Видове разпространяващи се вълни
Има два вида вълни: надлъжни и напречни вълни.
- Надлъжна вълна: Вълна, при която частиците на среда вибрират от едната страна на другата в същата посока като вълната. Средата може да бъде твърда, течна или газообразна. Следователно звуковите вълни са надлъжни вълни.
- Напречна вълна: Вълна, в която частиците в средата вибрират нагоре и надолу "под прав ъгъл" към посоката на движение на вълната. Тези вълни се появяват само в твърди вещества и течности, а не в газове.
Но не забравяйте, че вълните се движат във всички посоки, така че е по -лесно да ги мислите като преминаващи през сфера.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за скоростта на звука и неговите характеристики.