Характеристики на разпространението на звука и излъчването във водата. Каква е скоростта на звука в км/ч? Каква е скоростта на звука?

Първите опити да се разбере природата на произхода на звука са направени преди повече от две хиляди години. В трудовете на древногръцките учени Птолемей и Аристотел са направени правилни предположения, че звукът се генерира от вибрации на тялото. Освен това Аристотел твърди, че скоростта на звука е измерима и крайна величина. Разбира се, в Древна ГърцияНямаше технически възможности за точни измервания, така че скоростта на звука беше измерена относително точно едва през седемнадесети век. За целта е използван метод за сравнение между времето на засичане на светкавицата от изстрел и времето, след което звукът е достигнал до наблюдателя. В резултат на многобройни експерименти учените стигнаха до извода, че звукът се разпространява във въздуха със скорост от 350 до 400 метра в секунда.

Изследователите също установиха, че скоростта на разпространение на звуковите вълни в определена среда директно зависи от плътността и температурата на тази среда. Така че, отколкото по-разреден въздух, толкова по-бавно се движи звукът през него. Освен това, колкото по-висока е температурата на средата, толкова по-висока е скоростта на звука. Днес е общоприето, че скоростта на разпространение на звуковите вълни във въздуха при нормални условия (на морското равнище при температура 0ºC) е 331 метра в секунда.

Число на Мах

IN реалния животСкоростта на звука е важен параметър в авиацията, но на тези височини, където е обичайно, характеристиките на околната среда се различават значително от нормалните. Ето защо авиацията използва универсална концепция, наречена числото на Мах, кръстено на австриеца Ернст Мах. Това число представлява скоростта на обекта, разделена на локалната скорост на звука. Очевидно е, че колкото по-ниска е скоростта на звука в среда със специфични параметри, толкова по-високо ще бъде числото на Мах, дори ако скоростта на самия обект не се променя.

Практическото приложение на това число се дължи на факта, че движението със скорости, по-високи от скоростта на звука, се различава значително от движението с дозвукови скорости. Това се дължи главно на промени в аеродинамиката на самолета, влошаване на неговата управляемост, нагряване на тялото, както и съпротивление на вълните. Тези ефекти се наблюдават само когато числото на Мах надвишава единица, тоест обектът нарушава звуковата бариера. В момента има формули, които ви позволяват да изчислите скоростта на звука за определени параметри на въздуха и следователно да изчислите числото на Мах за различни условия.

Видео по темата

източници:

• Честота на вибрация на камертона 440 Hz

Различни физически обекти, които са в твърдо, течно или газообразно състояние, могат да звучат. Например вибрираща струна или въздушна струя, издухана от тръба.

Звукът е вълнови вибрации на средата, възприемани от човешкото ухо. Източниците са различни физически тела. Вибрацията на източника възбужда трептения в среда, които се разпространяват в пространството. Звуковите вълни заемат честотен диапазон от 20 Hz до 20 kHz, между инфразвука и ултразвука.

Механичните вибрации възникват само там, където има еластична вибрация, така че звукът не може да се разпространява във вакуум. Скоростта на звука е скоростта на преминаване звукова вълнаоколо източника на звук.

Звукът преминава през газове, течности и твърди вещества с различни скорости. Звукът се разпространява по-бързо във водата, отколкото във въздуха. IN твърди веществаскоростта на звука е по-висока от тази в . За всяко вещество скоростта на разпространение на звука е постоянна. Тези. скоростта на звука зависи от плътността и еластичността на средата, а не от честотата на звуковата вълна и нейната амплитуда.

Звукът може да заобиколи препятствието, което среща. Това се нарича дифракция. Ниските звуци имат по-добра дифракция от високите звуци. тук

Днес, когато създават апартамент, много нови жители са принудени да харчат допълнителна работа, включително звукоизолация на дома ви, т.к Използваните стандартни материали позволяват само частично да скриете какво се случва в собствения ви дом и да не се интересувате от комуникацията на съседите си против волята си.

В твърдите вещества той се влияе поне от плътността и еластичността на веществото, което се съпротивлява на вълната. Следователно, когато се оборудват помещения, слоят в съседство с носеща стена, те са направени звукоизолирани с „застъпвания“ отгоре и отдолу. Позволява ви да намалите децибелите понякога с повече от 10 пъти. След това се полагат базалтови рогозки, а отгоре - листове от гипсокартон, които отразяват звук извън апартамента. Когато звукова вълна „лети“ до такава структура, тя се отслабва в изолационните слоеве, които са порести и меки. Ако звукът е силен, материалите, които го абсорбират, може дори да се нагреят.

Еластични вещества, като вода, дърво, метали, се предават добре, така че чуваме красиво „пеене“ музикални инструменти. А някои народи в миналото са определяли приближаването на например конниците, като долепят ухото си до земята, което също е доста еластично.

Скоростта на звука в км зависи от характеристиките на средата, в която се разпространява. По-специално, процесът може да бъде повлиян от неговото налягане, химически състав, температура, еластичност, плътност и други параметри. Например в стоманен листЗвуковата вълна се движи със скорост 5100 метра в секунда, в стъкло – около 5000 m/s, в дърво и гранит – около 4000 m/s. За да преобразувате скоростта в километри в час, трябва да умножите цифрите по 3600 (секунди в час) и да разделите на 1000 (метри на километър).

Скорост на звука в км в водна средаразлични за вещества с различна соленост. За прясна водапри температура 10 градуса по Целзий е около 1450 m/s, а при 20 градуса по Целзий и същото налягане вече е около 1490 m/s.

Солената среда се характеризира с очевидно по-висока скорост на звуковите вибрации.

Разпространението на звука във въздуха също зависи от температурата. Със стойност 20 за този параметър, звуковите вълни се разпространяват със скорост от около 340 m/s, което е около 1200 km/h. А при нула градуса скоростта се забавя до 332 м/с. Връщайки се към нашите изолатори за апартаменти, можем да научим, че в материал като корк, който често се използва за намаляване на външните нива на шум, скоростта на звука в km е само 1800 km/h (500 метра в секунда). Това е десет пъти по-ниско от тази характеристика на стоманените части.

Звуковата вълна е надлъжна вибрация на средата, в която се разпространява. Когато например мелодията на музикално произведение премине през някакво препятствие, силата на звука й намалява, т.к. В същото време честотата остава същата, благодарение на което чуваме женския глас като женски, а мъжкия като мъжки. Най-интересното място е мястото, където скоростта на звука в км е близка до нула. Това е вакуум, в който вълни от този тип почти не се разпространяват. За да демонстрират как работи това, физиците поставят звънящ будилник под капак, от който се изпомпва въздухът. Колкото по-разреден е въздухът, толкова по-тихо се чува камбаната.

Скорост на звука- скорост на разпространение еластични вълнив околната среда: как надлъжно(в газове, течности или твърди вещества), и напречно, срязване (в твърди вещества). Определя се от еластичността и плътността на средата: като правило, в газовескоростта на звука е по-малка от течности, и в течности- по-малко, отколкото в твърди вещества. Също така при газовете скоростта на звука зависи от температурата на дадения вещества, в монокристалите - по посоката на разпространение на вълната. Обикновено не зависи от честоти вълнии нея амплитуди; в случаите, когато скоростта на звука зависи от честотата, говорим за вариациизвук.

Енциклопедичен YouTube

• 1 / 5

  Още в древните автори има индикация, че звукът се причинява от колебателното движение на тялото ( Птолемей , Евклид). Аристотелотбелязва, че скоростта на звука има крайна стойност и правилно си представя природата на звука. Опитите за експериментално определяне на скоростта на звука датират от първата половина на 17 век. Ф. Бейкън V " Нов органон"посочи възможността за определяне на скоростта на звука чрез сравняване на интервалите от време между проблясък на светлина и звук от изстрел. Използвайки този метод, различни изследователи ( М. Мерсен , П. Гасенди , W. Derham, група учени Парижката академия на науките - Д.Касини , Ж. Пикар , Хюйгенс , Рьомър) определя стойността на скоростта на звука (в зависимост от експерименталните условия, 350-390 m/s). Теоретично първо беше разгледан въпросът за скоростта на звука I. Нютонв техните Наченки" Нютон всъщност приема, че разпространението на звука е изотермично и следователно получава подценяване. Получена е правилната теоретична стойност за скоростта на звука Лаплас.

  Изчисляване на скоростта в течност и газ

  Скоростта на звука в хомогенна течност (или газ) се изчислява по формулата:

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

  В частични производни:

  c = − v 2 (∂ p ∂ v) s = − v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\ частично p)(\partial v))\right)_(s)))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (C_(p))(C_(v)))\left((\ frac (\partial p)(\partial v))\right)_(T))))

  Къде β (\displaystyle \beta ) - адиабатен свиваемостсреда; ρ (\displaystyle \rho )- плътност; C p (\displaystyle C_(p))- изобарен топлинен капацитет; C v (\displaystyle C_(v))- изохорна топлинна мощност; p (\displaystyle p), v (\displaystyle v), T (\displaystyle T)- налягане, специфичен обем и температура на средата; s (\displaystyle s)- ентропия на средата.

  За разтвори и други сложни физикохимични системи (напр. природен газ, масло) тези изрази могат да дадат много голяма грешка.

  Твърди вещества

  При наличието на интерфейси, еластичната енергия може да бъде прехвърлена повърхностни вълни различни видове, чиято скорост се различава от скоростта на надлъжните и напречните вълни. Енергията на тези трептения може да бъде многократно по-голяма от енергията на телесните вълни.

  Вероятно много от вас са чували за такова понятие като скоростта на звука. Надявам се, че повечето от вас разбират какво е това. И дори да не, сега ще го разберем.

  Какво е скорост?

  Първо, трябва да разберете това скоросте физическа величина, която показва какво разстояние може да измине едно тяло за единица време. От това определение следва, че автомобил, движещ се със скорост 70 км/ч, в 99% от случаите може да измине 70 километра за един оборот по посока на часовниковата стрелка (т.е. за един час). В 1% от случаите ще отстъпим факта, че може да се повреди на пътя или пътят ще свърши. Колата е чиста. Вместо кола можете да вземете други предмети: човек бяга, камък лети, тушканче скача и т.н. Всички тези тела са реални обекти, които могат да се видят и дори да се докоснат. Но звукът не е камък или самолет, откъде получава скоростта си?

  Концепцията се състои от две думи. Вече се справихме с първия. Сега да преминем към второто. Какво е звук?

  Звукът е това, което можем да чуем, т.е физическо явление. Това явление възниква в резултат на разпространението звукова вълнав твърди, течни или газообразни среди. Звуковата вълна е много подобна на обикновена морска вълна, която всеки е виждал на живо или по телевизията (не напразно се наричаха еднакви - вълна). Но по-точно, можете да си представите звукова вълна като кръгове върху вода, които се появяват след хвърляне на камъче. В крайна сметка звукът се разпространява еднакво във всички посоки! Ако крещиш на чаша вода, ще те отведат в лудницата Ще можеш да видиш звука!!! Под формата на кръгове на повърхността на водата.

  това е звукова вълна- това по същество е вибрацията на атомите на средата, в която се разпространява звукът. Ето защо прозорците се тресат от силна музика.

  

  Сега знаем какво е скорост и какво е звук, така че нека свържем тези понятия заедно!

  Скоростта на звука е стойност, която показва колко далеч може да измине звукова вълна за единица време.

  Както вече разбрахме, за да се движи звукова вълна, е необходимо (въздух, вода, твърдо тяло) да вибрира. Ето защо няма звук в космоса! Тъй като там няма атоми (на практика няма, има малко, но много малко)!И най-интересното е, че във въздуха звукът се разпространява със скорост 340 m/s, във водата със скорост 1500 m/s, а в твърдите тела със скорост 3000-6000 m/s. Това не е изненадващо, тъй като колкото по-малко е разстоянието между атомите, толкова по-бързо се разпространява звукът.