Вероятно сте забелязали, че по време на буря първото нещо, което виждате, е светкавица – мълния – последвана от звука на мълния. Това се дължи на скоростта на звука . Учените са открили максималната скорост, с която звукът може да се разпространява във въздуха. Това е доста важно във физиката. Можете да научите повече за това явление в статията „ Всичко, което трябва да знаете за мълниите “.
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, с която се разпространява звуковата вълна, зависи от характеристиките на средата, през която тя се разпространява, а не от характеристиките на самата вълна или силата, която я произвежда. Тази скорост на разпространение на звука се нарича още скорост на звука. В земната атмосфера, при температура от 20°C, скоростта на звука е 343 метра в секунда. Скоростта на звука варира в зависимост от средата, през която се разпространява, и разбирането как се разпространява ни помага да разберем по-добре определени характеристики на средата. Когато температурата на средата на разпространение се промени, скоростта на звука също се променя. Това е така, защото повишаването на температурата води до увеличаване на честотата на взаимодействията между частиците, които носят вибрации, което води до увеличаване на скоростта на вълната.
Най-общо казано, скоростта на звука в твърдите тела е по-висока, отколкото в течностите, а скоростта на звука в течностите е по-висока, отколкото в газовете. Това е така, защото колкото повече твърдо вещество има, толкова по-голяма е степента на сцепление на атомните връзки, което благоприятства разпространението на звуковите вълни. Ако искате да научите повече по тази тема, разгледайте нашата статия за звуковата бариера.
Скоростта на разпространение на звука зависи предимно от еластичността на средата, през която той се разпространява. Еластичността се отнася до способността на звука да се връща към първоначалната си форма.
Какво е звук
Звукът е вълна на налягане, която може да се разпространява във въздуха чрез компресия и депресия. Звукът, който възприемаме около нас, е просто енергия, генерирана от вибрации, които се разпространяват във въздуха или всяка друга среда и могат да бъдат приети и чути, когато достигнат до човешкото ухо. Знаем, че звукът се разпространява под формата на вълни.
Вълните са вибрационни смущения в среда, които пренасят енергия от една точка в друга без директен контакт между тях. Можем да кажем, че вълната се произвежда от вибрациите на частиците на средата, през които тя преминава; т.е. процесът на разпространение съответства на надлъжното изместване (по посока на разпространение) на молекулите на въздуха. Зоната на най-голямо изместване се появява там, където амплитудата на промяната на налягането е нула, и обратно.
Звукът в високоговорител
Въздухът в тръба с високоговорител в единия край и затворен край в другия вибрира на вълни. Той е надлъжно статичен. Естествените режими на вибрация на тръбите с тези характеристики съответстват на синусоидална вълна, чиято дължина на вълната е такава, че има точка с нулева амплитуда. Възелът за излизане е в края на високоговорителя и затворения край на тръбата, тъй като въздухът не може да се движи свободно поради високоговорителя и капачката на тръбата, съответно. В тези възли имаме максимална вариация на налягането, антинод или пучност, на стоящата вълна.
Скорост на звука в различни среди
Скоростта на звука варира в зависимост от средата, през която се разпространява звуковата вълна. Тя се променя и 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 разпространението на звука в пространството.
Например, звукът може да се разпространява на големи разстояния в снега. Това се дължи на пречупването под снега, който не е хомогенна среда. Всеки слой сняг има различна температура . По-дълбоките слоеве, до които слънчевата светлина не може да достигне, са по-студени от повърхността. В тези по-студени слоеве близо до земята скоростта на разпространение на звука е по-бавна.
Най-общо казано, скоростта на звука е по-голяма в твърдите тела, отколкото в течностите, и по-голяма в течностите, отколкото в газовете. Това е така, защото колкото по-голяма е кохезията на атомните или молекулярните връзки, толкова по-здраво 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 изучаването на резонанса в колектора на бутален двигател и зависи от характеристиките на средата. 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.