Hitrost zvoka v zraku

Za mnoge, celo leta po diplomi, še vedno ni znano, kakšna je hitrost zvoka v zraku. Nekdo je neutrudno poslušal učitelja in nekdo preprosto ni popolnoma razumel predloženega gradiva. No, morda je čas zapolniti to vrzel v znanju. Danes ne izpostavljamo samo "suhih" številk, ampak bomo razložili sam mehanizem, ki določa hitrost zvoka v zraku.

Kot veste, je zrak zbirka različnih plinov. Nekaj več kot 78% je dušik, skoraj 21% je kisik, preostanek pa ogljikov dioksid in inertni plini. Zato govorimo o hitrosti zvokov v plinastem mediju.

Najprej določimo, kateri zvok je. Gotovo je veliko ljudi slišalo besedo "zvočni valovi" ali "zvočne vibracije". Dejansko je na primer difuzor kolone za reprodukcijo zvoka niha z določeno frekvenco, ki jo človeški slušni aparat uvršča kot zvok. Eden od zakonov fizike pravi, da tlak v plinih in tekočinah propagira brez spreminjanja v vseh smereh. Iz tega sledi, da je v idealnih razmerah hitrost zvoka v plinu enotna. Seveda v resnici poteka njegovo naravno slabljenje. To funkcijo morate zapomniti, saj pojasnjuje, zakaj se lahko hitrost spremeni. Ampak mi smo nekoliko odvrnjeni od glavne teme. Torej, če je zvok oscilacija, kaj natančno vibrira?

Vsak plin je niz atomov določene konfiguracije. V nasprotju s trdnimi snovmi so med njimi relativno velike razdalje (v primerjavi s kristalno mrežo kovin). Primerljivo je z grahom, ki se porazdeli v posodo z žele podobno maso. Vir zvočnih nihanj sporoča impulz gibanja do najbližjih atomov plina. Torej, kot krogle na biljardni mizi, "udari" na sosednje, in postopek se ponovi. Hitrost zvoka v zraku določa intenziteto impulza primarnega vzroka. Ampak to je samo ena komponenta. Čim večji so atomi snovi, večja je hitrost zvokov v njej. Hitrost zvoka v zraku je na primer skoraj desetkrat manjša kot v monolitnem granitu. To je zelo enostavno razumeti: pri tem, da atom v plinu "leti" do sosednjega in prenaša energijo nanjo, mora premagati določeno razdaljo.

Posledica: z naraščajočo temperaturo se poveča hitrost širjenja valov. Kljub toplotnemu raztezanju je naravna hitrost atomov višja, se premikajo kaotično in pogosteje trčijo. Prav tako je res, da stisnjeni plini vodijo veliko hitreje, vendar je prvak še vedno utekočinjen agregatni položaj. Pri izračunavanju hitrosti zvoka v plinih se upošteva začetna gostota, stisljivost, temperatura in koeficient (konstanta plina). Pravzaprav, vse to izhaja iz zgoraj navedenega.

Konec koncev, kakšna je hitrost zvoka v zraku? Mnogi so že ugotovili, da je nemogoče dati nedvoumen odgovor. Navajamo le nekaj osnovnih podatkov:

- pri 0 stopinjah Celzija na ničlo (nivo morja) je hitrost zvoka približno 331 m / s;

- Z znižanjem temperature na -20 stopinj Celzija lahko "upočasnite" zvočne valove do 319 m / s, ker se atomi v prostoru počasi gibljejo;

- povečanje na 500 stopinj pospešuje širjenje zvoka za skoraj en pol in večkrat - do 550 m / s.

Vendar so dani podatki približni, ker poleg temperature, tlaka plinov, konfiguracije prostora (prostora s predmeti ali odprtega območja), lastne mobilnosti itd. Vplivajo tudi na zvok.

Trenutno se aktivno preiskuje lastnost atmosfere za vodenje zvoka. Na primer, eden od projektov vam omogoča, da določite temperaturo zračnih slojev s snemanjem odraženega zvočnega signala (odmeva).