خصائص انتشار وإشعاع الصوت في الماء. كم سرعة الصوت بالكيلومتر في الساعة. ما هي سرعة الصوت

تم إجراء المحاولات الأولى لفهم أصل الصوت منذ أكثر من ألفي عام. في كتابات العلماء اليونانيين القدماء بطليموس وأرسطو ، تم وضع الافتراضات الصحيحة بأن الصوت يتولد من اهتزازات الجسم. علاوة على ذلك ، جادل أرسطو بأن سرعة الصوت قابلة للقياس ومحدودة. بالطبع في اليونان القديمةلم تكن هناك احتمالات تقنية لأية قياسات دقيقة ، لذلك تم قياس سرعة الصوت بدقة نسبيًا فقط في القرن السابع عشر. لهذا ، تم استخدام طريقة المقارنة بين وقت اكتشاف وميض من لقطة والوقت الذي بعده وصل الصوت إلى المراقب. نتيجة للعديد من التجارب ، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أن الصوت ينتشر في الهواء بسرعة 350 إلى 400 متر في الثانية.

كما وجد الباحثون أن قيمة سرعة انتشار الموجات الصوتية في وسط معين تعتمد بشكل مباشر على كثافة ودرجة حرارة هذه الوسيلة. اذا الهواء المخلخل، كلما كان الصوت ينتقل خلاله بشكل أبطأ. بالإضافة إلى ذلك ، كلما زادت سرعة الصوت ، زادت درجة حرارة الوسط. حتى الآن ، من المقبول عمومًا أن سرعة انتشار الموجات الصوتية في الهواء في الظروف العادية (عند مستوى سطح البحر عند درجة حرارة 0 درجة مئوية) تبلغ 331 مترًا في الثانية.

عدد ماخ

في الحياه الحقيقيهسرعة الصوت هي معلمة مهمة في الطيران ، ومع ذلك ، في تلك الارتفاعات حيث تكون عادة ، تختلف خصائص البيئة اختلافًا كبيرًا عن المعتاد. هذا هو السبب في أن الطيران يستخدم مفهومًا عالميًا يسمى رقم ماخ ، والذي سمي على اسم النمساوي إرنست ماخ. هذا الرقم هو سرعة الجسم مقسومة على سرعة الصوت المحلية. من الواضح أنه كلما انخفضت سرعة الصوت في وسط ذي معلمات محددة ، زاد عدد الماك ، حتى لو لم تتغير سرعة الكائن نفسه.

يرجع التطبيق العملي لهذا الرقم إلى حقيقة أن الحركة بسرعة أعلى من سرعة الصوت تختلف اختلافًا كبيرًا عن الحركة بسرعات دون سرعة الصوت. في الأساس ، يرجع هذا إلى التغيير في الديناميكا الهوائية للطائرة ، وتدهور إمكانية التحكم فيها ، وتسخين الهيكل ، فضلاً عن مقاومة الأمواج. يتم ملاحظة هذه التأثيرات فقط عندما يتجاوز رقم Mach واحدًا ، أي أن الكائن يتغلب على حاجز الصوت. في الوقت الحالي ، توجد صيغ تسمح لك بحساب سرعة الصوت لمعلمات هواء معينة ، وبالتالي حساب رقم Mach لـ ظروف مختلفة.

فيديوهات ذات علاقة

مصادر:

• تردد اهتزاز الشوكة الرنانة 440 هرتز

يمكن للأشياء المادية المختلفة الموجودة في الحالة الصلبة أو السائلة أو الغازية أن تصدر أصواتًا. على سبيل المثال ، سلسلة مهتزة أو نفث هواء من أنبوب.

الصوت هو اهتزازات الموجة للوسط الذي تدركه الأذن البشرية. المصادر هي أجسام مادية مختلفة. اهتزاز المصدر يثير الاهتزازات في بيئةالتي تنتشر في الفضاء. تحتل الموجات الصوتية نطاق تردد من 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز ، بين الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية.

تحدث الاهتزازات الميكانيكية فقط عندما يكون هناك مرونة ، لذلك لا يمكن للصوت أن ينتشر في الفراغ. سرعة الصوت هي سرعة المرور موجة صوتيةمن خلال إحاطة مصدر الصوت.

ينتقل الصوت عبر الوسائط الغازية والسوائل والمواد الصلبة بسرعات مختلفة. ينتقل الصوت في الماء أسرع منه في الهواء. في المواد الصلبةسرعة الصوت أعلى من في. لكل مادة سرعة انتشار الصوت ثابتة. أولئك. تعتمد سرعة الصوت على كثافة ومرونة الوسط وليس على تردد الموجة الصوتية وسعتها.

يمكن للصوت أن يلتف حول العوائق التي واجهتها. وهذا ما يسمى الانعراج. الأصوات المنخفضة لها انعراج أفضل من الأصوات العالية. هنا

اليوم ، يضطر العديد من المستوطنين الجدد ، الذين يقومون بتجهيز شقة ، إلى الإنفاق عمل إضافي، بما في ذلك عزل الصوت في منزلك ، tk. المواد القياسية المستخدمة تجعل من الممكن فقط إخفاء ما يحدث في منزل المرء جزئيًا ، وعدم الاهتمام ضد إرادة التواصل مع الجيران.

في المواد الصلبة ، تؤثر على الأقل كثافة ومرونة المادة التي تعارض الموجة. لذلك ، عند تجهيز المبنى ، تكون الطبقة المجاورة لـ الجدران الداعمة، اجعلها عازلة للصوت مع وجود "تسربات" من أعلى وأسفل. يسمح لك بتقليل ديسيبل أحيانًا أكثر من 10 مرات. ثم يتم وضع حصائر البازلت ، وفوقها - صفائح دريوالالتي تعكس الصوت إلى الخارج من الشقة. عندما "تطير" موجة صوتية إلى مثل هذا الهيكل ، فإنها تضعف في طبقات العازل المسامية والناعمة. إذا كان الصوت قويًا ، فقد ترتفع درجة حرارة المواد التي تمتصه.

المواد المرنة ، مثل الماء والخشب والمعادن ، تنتقل بشكل جيد ، لذلك نسمع "غناء" رائع الات موسيقية. وقد حددت بعض الجنسيات في الماضي نهج الدراجين ، على سبيل المثال ، وضع آذانهم على الأرض ، وهو أيضًا مرن للغاية.

تعتمد سرعة الصوت بالكيلومتر على خصائص الوسط الذي ينتشر فيه. على وجه الخصوص ، يمكن أن تتأثر العملية بضغطها ، التركيب الكيميائيودرجة الحرارة والمرونة والكثافة وغيرها من المعلمات. على سبيل المثال ، في صفائح من الفولاذتنتقل الموجة الصوتية بسرعة 5100 متر في الثانية ، في الزجاج - حوالي 5000 م / ث ، في الخشب والجرانيت - حوالي 4000 م / ث. لتحويل السرعة إلى كيلومترات في الساعة ، اضرب في 3600 (ثانية في الساعة) واقسم على 1000 (متر لكل كيلومتر).

سرعة الصوت بالكيلومتر البيئة المائيةتختلف عن المواد ذات الملوحة المختلفة. ل مياه عذبةعند درجة حرارة 10 درجات مئوية ، تكون حوالي 1450 م / ث ، وعند درجة حرارة 20 درجة مئوية وبنفس الضغط ، تكون بالفعل حوالي 1490 م / ث.

تتميز البيئة المالحة بسرعة عالية متعمدة لمرور الاهتزازات الصوتية.

يعتمد انتشار الصوت في الهواء أيضًا على درجة الحرارة. بقيمة هذه المعلمة تساوي 20 ، تنتقل الموجات الصوتية بسرعة حوالي 340 م / ث ، أي حوالي 1200 كم / ساعة. وعند صفر درجة ، تتباطأ السرعة إلى 332 م / ث. بالعودة إلى عوازل شقتنا ، يمكننا أن نتعلم أنه في مادة مثل الفلين ، والتي غالبًا ما تستخدم لتقليل الضوضاء الخارجية ، فإن سرعة الصوت بالكيلومتر هي فقط 1800 كم / ساعة (500 متر في الثانية). هذا أقل بعشر مرات من هذه الخاصية في الأجزاء الفولاذية.

الموجة الصوتية هي اهتزاز طولي للوسط الذي تنتشر فيه. عند المرور ، على سبيل المثال ، لحن قطعة موسيقية من خلال نوع من العوائق ، ينخفض ​​مستوى الصوت بسبب. يتغير في نفس الوقت ، يظل التردد كما هو ، ونتيجة لذلك نسمع صوت الأنثى كأنثى وصوت الذكر كذكر. الأكثر إثارة للاهتمام هو المكان الذي تقترب فيه سرعة الصوت بالكيلومتر من الصفر. هذا فراغ لا تكاد تنتشر فيه موجات من هذا النوع. لتوضيح كيفية عمل ذلك ، يضع الفيزيائيون منبهًا رنينًا تحت غطاء غير منفوخ. كلما زاد خلخلة الهواء ، سُمعت المكالمة أكثر هدوءًا.

سرعة الصوت- سرعة الانتشار موجات مرنةفي البيئة: مثل طولي(في الغازات أو السوائل أو المواد الصلبة) ، والعرضي ، والقص (في المواد الصلبة). يتحدد بمرونة وكثافة الوسط: كقاعدة عامة ، في غازاتسرعة الصوت أقل من السوائل، و في السوائل- أقل من المواد الصلبة. أيضًا ، في الغازات ، تعتمد سرعة الصوت على درجة حرارة معينة مواد، في بلورات مفردة - في اتجاه انتشار الموجة. عادة ما تكون مستقلة عن الترددات أمواجوهي السعة؛ في الحالات التي تعتمد فيها سرعة الصوت على التردد ، يتحدث المرء عنها تشتتصوت.

موسوعي يوتيوب

• 1 / 5

  يوجد بالفعل في المؤلفين القدماء إشارة إلى أن الصوت ناتج عن الحركة التذبذبية للجسم ( بطليموس , إقليدس). أرسطويلاحظ أن سرعة الصوت لها قيمة محدودة ، ويتخيل بشكل صحيح طبيعة الصوت. تعود محاولات تحديد سرعة الصوت بشكل تجريبي إلى النصف الأول من القرن السابع عشر. F. بيكونالخامس " أورغانون جديدوأشار إلى إمكانية تحديد سرعة الصوت من خلال مقارنة الفترات الزمنية بين وميض الضوء وصوت اللقطة. باستخدام هذه الطريقة ، قام العديد من الباحثين ( إم ميرسين , P. Gassendi , دبليو ديرهام، مجموعة من العلماء الأكاديمية الباريسية للعلوم - D. كاسيني , جيه بيكارد , هيغنز , رومر) حددت قيمة سرعة الصوت (حسب الظروف التجريبية ، 350-390 م / ث). من الناحية النظرية ، تم النظر في مسألة سرعة الصوت لأول مرة أنا نيوتنفي " البدايات". افترض نيوتن في الواقع الانتشار المتساوي للحرارة للصوت ، لذلك حصل على تقدير أقل من الواقع. تم الحصول على القيمة النظرية الصحيحة لسرعة الصوت لابلاس.

  حساب السرعة في السائل والغاز

  يتم حساب سرعة الصوت في سائل متجانس (أو غاز) بالصيغة:

  ج = 1 β ρ (displaystyle c = (sqrt (frac (1) (beta rho))))

  في المشتقات الجزئية:

  ج = - v 2 (∂ * v) ث = - v 2 C * C v (∂ * ∂ v) T (displaystyle c = (sqrt (-v ^ (2) left ((frac () جزئية *) (جزئية v)) يمين) _ (ق))) = (\ sqrt (-v ^ (2) (\ frac (C_ (p)) (C_ (v))) \ left ((\ فارك (جزئية ف) (جزئية ت)) حق) _ (T))))

  أين β (displaystyle beta) - ثابت الحرارة الانضغاطيةبيئة؛ ρ (displaystyle rho)- كثافة؛ ج * (displaystyle C_ (p))- السعة الحرارية متساوية الضغط ؛ ج v (displaystyle C_ (v))- السعة الحرارية متساوي الصدور. * (displaystyle p), ك (displaystyle v), T (displaystyle T)- الضغط والحجم المحدد ودرجة حرارة الوسط ؛ ث (displaystyle s)- إنتروبيا البيئة.

  للحلول والأنظمة الفيزيائية الكيميائية المعقدة الأخرى (على سبيل المثال ، غاز طبيعي، النفط) يمكن أن تعطي هذه التعبيرات خطأً كبيرًا جدًا.

  المواد الصلبة

  في وجود واجهات ، يمكن نقل الطاقة المرنة من خلالها موجات سطحية أنواع مختلفةوالتي تختلف سرعتها عن سرعة الموجات الطولية والعرضية. يمكن أن تكون طاقة هذه التذبذبات أكبر بعدة مرات من طاقة الموجات السائبة.

  ربما سمع الكثير منكم عن مفهوم مثل سرعة الصوت. أتمنى أن يفهم معظمكم ما هو عليه. وحتى إذا لم يكن الأمر كذلك ، فسنكتشف ذلك.

  ما هي السرعة؟

  أولا ، عليك أن تفهم ذلك سرعة- هذه كمية مادية توضح إلى أي مدى يمكن للجسم أن يسافر لكل وحدة زمنية. يترتب على هذا التعريف أن السيارة التي تتحرك بسرعة 70 كم / ساعة ، في 99٪ من الحالات ، يمكن أن تقطع 70 كيلومترًا في دورة واحدة من عقرب عقارب الساعة (أي في غضون ساعة). سنقوم بالتخلص من 1٪ من الحالات لحقيقة أنه يمكن أن يتعطل على الطريق أو سينتهي الطريق. السيارة مفهومة. بدلاً من السيارة ، يمكنك أخذ أشياء أخرى: شخص يركض ، وحجر يطير ، والجربوع يقفز ، وما إلى ذلك. كل هذه الأجسام هي أشياء حقيقية يمكن رؤيتها بل وحتى لمسها. لكن الصوت ليس حجرًا أو مستويًا ، فمن أين تأتي سرعته؟

  يتكون المفهوم من كلمتين. لقد تعاملنا بالفعل مع أول واحد. الآن دعنا ننتقل إلى الثانية. ما هو الصوت؟

  الصوت هو ما يمكننا سماعه ، هذا هو ، هو ظاهرة فيزيائية. تحدث هذه الظاهرة نتيجة الانتشار موجة صوتيةفي وسائط صلبة أو سائلة أو غازية. تشبه الموجة الصوتية إلى حد كبير موجة البحر المعتادة ، والتي شاهدها الجميع على الهواء مباشرة أو على شاشة التلفزيون (ليس من أجل لا شيء أنهم سموا بنفس الاسم - موجة). ولكن بشكل أكثر دقة ، يمكنك تخيل موجة صوتية كدوائر على الماء تظهر بعد إلقاء حصاة. بعد كل شيء ، ينتقل الصوت بالتساوي في كل الاتجاهات! إذا صرخت بكوب من الماء ، فسوف يتم نقلك إلى دوركا ، وستتمكن من رؤية الصوت !!! على شكل دوائر على سطح الماء.

  إنه موجة صوتية- هذا هو في الأساس تذبذب ذرات الوسط الذي ينتشر فيه الصوت. هذا هو السبب في اهتزاز النوافذ من الموسيقى الصاخبة.

  

  الآن نحن نعرف ما هي السرعة وما هو الصوت ، لذلك دعونا نجمع هذه المفاهيم معًا!

  سرعة الصوت هي قياس المسافة التي يمكن أن تنتقل بها الموجة الصوتية لكل وحدة زمنية.

  كما اكتشفنا بالفعل ، بالنسبة لحركة الموجة الصوتية ، من الضروري (هواء ، ماء ، جسم صلب) أن يتأرجح. لهذا لا يوجد صوت في الفضاء! نظرًا لعدم وجود ذرات (عمليًا لا توجد ذرات ، هناك القليل ، لكن القليل جدًا)!والشيء الأكثر إثارة للاهتمام هو أن الصوت ينتشر في الهواء بسرعة 340 م / ث ، في الماء - بسرعة 1500 م / ث ، وفي المواد الصلبة - بسرعات 3000-6000 م / ث. لا يوجد ما يثير الدهشة في هذا ، لأنه كلما كانت المسافة بين الذرات أصغر ، كلما كان الصوت أسرع.