Hastighet i lyden

For mange, selv år etter oppgradering, er det fortsatt ukjent hva lydens hastighet i luften egentlig er . Noen lyttet uheldigvis til læreren, og noen forsto ikke fullt ut materialet som ble presentert. Vel, kanskje det er på tide å fylle dette gapet i kunnskap. I dag peker vi ikke bare på "tørre" figurer, men vi vil forklare selve mekanismen, som bestemmer lydens hastighet i luften.

Som du vet, er luft en samling av forskjellige gasser. Litt over 78% er nitrogen, nesten 21% er oksygen, resten er karbondioksyd og inerte gasser. Derfor snakker vi om hastigheten på lydutbredelse i et gassformet medium.

La oss først definere hvilken lyd som er. Sikkert mange har hørt ordene "lydbølger" eller "lydvibrasjoner". Faktisk svinger diffusoren til en lydgjengivelseskolonne med en viss frekvens, som er klassifisert som lyd av det menneskelige høreapparat. En av fysikkens lover sier at trykket i gasser og væsker fortplantes uten å skifte i alle retninger. Det følger at under ideelle forhold er lydens hastighet i gasser ensartet. Selvfølgelig foregår naturligvis sin naturlige demping. Du må huske denne funksjonen, siden det forklarer hvorfor hastigheten kan endres. Men vi er litt distrahert fra hovedtemaet. Så, hvis lyden er en svingning, så hva er det som vibrerer?

Enhver gass er et sett med atomer av en bestemt konfigurasjon. I motsetning til faste stoffer er mellom atomer i dem en relativt stor avstand (sammenlignet for eksempel med krystallgitteret av metaller). Det er mulig å gi en analogi med erter fordelt i en beholder med en geléaktig masse. Kilden til lyd vibrasjoner informerer impuls av bevegelse til nærmeste atomer av gassen. De, i sin tur, liker kuler på et biljardbord, "streik" på naboene, og prosessen gjentar. Hastigheten i lyden i luften bestemmer intensiteten til primærpuls. Men dette er bare en komponent. Jo tettere atomene av materie er, jo høyere er hastigheten på lydutbredelsen i den. For eksempel er lydens hastighet i luften nesten 10 ganger mindre enn i monolitisk granitt. Dette er veldig lett å forstå: for et atom i en gass skal "fly" til en nabo og overføre energi til den, må den overvinne en viss avstand.

Konsekvens: med økende temperatur øker hastigheten til bølgeforplantning. Til tross for termisk ekspansjon er atomens naturlige hastighet høyere, de beveger seg kaotisk og kolliderer ofte. Det er også sant at komprimert gass utfører lyd mye raskere, men mesteren er fortsatt den flytende aggregatstaten. Ved beregning av lydens hastighet i gasser, tas hensyn til innledende tetthet, komprimerbarhet, temperatur og koeffisient (gasskonstant). Faktisk følger alt dette fra det foregående.

Tross alt, hva er lydens hastighet i luften? Mange har allerede gjettet at det er umulig å gi et entydig svar. Vi gir bare noen grunnleggende data:

- Ved null grader Celsius ved nullpunktet (havnivå) er lydens hastighet ca. 331 m / s;

- Ved å senke temperaturen til -20 grader Celsius, kan du "bremse" lydbølgene til 319 m / s, siden i starten beveger atomene i rommet seg sakte;

- øker den til 500 grader akselererer forplantningen av lyden med nesten en og en halv ganger - opptil 550 m / s.

Imidlertid er de oppgitte dataene omtrentlige, siden gassens trykk, romkonfigurasjonen (rommet med gjenstander eller det åpne området), egen mobilitet etc. påvirker lyden, bortsett fra temperaturen.

I dag er egenskapen til atmosfæren for å lede lyd aktivt undersøkt. For eksempel kan ett av prosjektene bestemme temperaturen til luftlagene ved å ta opp et reflektert lydsignal (ekko).