Brzina zvuka u zraku

Za mnoge, čak i godina nakon diplome, ostaje nepoznata kakva je brzina zvuka u zraku. Netko je nehotice slušao učitelja, a netko jednostavno nije u potpunosti razumio predstavljeni materijal. Pa, možda je vrijeme popuniti taj jaz u znanju. Danas ne samo da označavamo "suhe" figure, nego objasnimo sam mehanizam koji određuje brzinu zvuka u zraku.

Kao što znate, zrak je zbirka različitih plinova. Nešto više od 78% je dušik, gotovo 21% kisika, ostatak je ugljični dioksid i inertnih plinova. Stoga govorimo o brzini širenja zvuka u plinovitom mediju.

Prvo, definirajmo, da takav zvuk. Sigurno su mnogi ljudi čuli riječ "zvučni valovi" ili "zvučne vibracije". Doista, na primjer, difuzor kolone za reprodukciju zvuka oscilira s određenom frekvencijom koja je slušna slušna pomagala klasificirana kao zvuk. Jedan od zakona fizike kaže da se pritisak u plinovima i tekućinama propagira bez promjene u svim smjerovima. Iz toga slijedi da je u idealnim uvjetima brzina zvuka u plinovima jednaka. Naravno, u stvarnosti se odvija njegova prirodna prigušenja. Morate se sjetiti ove značajke, jer objašnjava zašto se brzina može promijeniti. No, mi smo pomalo rastreseni od glavne teme. Dakle, ako je zvuk oscilacija, što točno vibrira?

Bilo koji plin je skup atoma određene konfiguracije. Za razliku od krutih tvari, između atoma u njima je relativno velika udaljenost (uspoređena, na primjer, s kristalnom rešetkom metala). Moguće je dati analogiju s grašakom raspodijeljenim preko posude s masom sličnom žele. Izvor zvuka oscilacije daju puls pokreta najbližim atomima plina. Oni, pak, poput kugli na stolu za biljar, "štrajkaju" na susjednim, a postupak se ponavlja. Brzina zvuka u zraku određuje intenzitet primarnog impulsa. Ali ovo je samo jedna komponenta. Što su atomi materije gušći, to je veća brzina širenja zvuka u njemu. Na primjer, brzina zvuka u zraku je gotovo 10 puta manja nego u monolitnom granitu. To je vrlo lako shvatiti: za atom u plinu da "leti" do susjednog i prenosi energiju na nju, mora prevladati određenu udaljenost.

Posljedica: s povećanjem temperature, brzina širenja valova se povećava. Unatoč termička ekspanzija, prirodna brzina atoma je veća, kaotični se kreću i češće se sudaraju. Također je istina da komprimirani plin provodi zvuk mnogo brže, ali prvak je i dalje tekući agregatno stanje. Pri proračunu brzine zvuka u plinovima uzima se u obzir početna gustoća, kompresibilnost, temperatura i koeficijent (plinska konstanta). Zapravo, sve ovo proizlazi iz gore navedenog.

Uostalom, koja je brzina zvuka u zraku? Mnogi su već nagađali da je nemoguće dati jednoznačan odgovor. Dajemo samo neke osnovne podatke:

- na nuli stupnjeva Celzijusa na nultoj točki (razina mora) brzina zvuka iznosi oko 331 m / s;

- snižavanjem temperature do - 20 ° C, a može biti „spor” zvučni valovi 319 m / s, jer u početku atoma u prostoru se polako;

- povećanje do 500 stupnjeva ubrzava širenje zvuka za gotovo pola puta - do 550 m / s.

Međutim, ti podaci su približni, jer je osim temperature plina na sposobnost za obavljanje zvuk je također pod utjecajem tlaka, konfiguracija prostora (prostor s objektima ili otvorenom prostoru), privatni mobilnost itd

Trenutačno se aktivno istražuje svojstvo atmosfere za provođenje zvuka. Na primjer, jedan od projekata omogućuje registraciju odraženog zvučni signal (jeka) kako bi se odredila temperatura zračnih slojeva.