Viteza sunetului în aer

Pentru mulți, chiar și ani după absolvire, nu se știe care este viteza sunetului în aer. Cineva a ascultat în mod intim la profesor și cineva nu înțelegea pe deplin materialul prezentat. Poate că este timpul să umpleți acest spațiu în cunoaștere. Astăzi, nu indicăm doar cifrele "uscate", ci explicăm mecanismul însuși, care determină viteza sunetului în aer.

După cum știți, aerul este o colecție de gaze diferite. Un pic mai mult de 78% este azot, aproape 21% este oxigen, restul este dioxid de carbon și gaze inerte. În consecință, vorbim despre viteza propagării sunetului într-un mediu gazos.

Mai întâi, să definim, că un astfel de sunet. Numeroși oameni au auzit spunând "undele sonore" sau "vibrațiile sonore". Într-adevăr, de exemplu, difuzorul unei coloane de reproducere a sunetului oscilează cu o anumită frecvență, care este clasificată ca sunet de către aparatul auditiv uman. Una dintre legile fizicii spune că presiunea în gaze și lichide se propagă fără a se schimba în toate direcțiile. Rezultă că în condiții ideale viteza de zgomot în gaze este uniformă. Desigur, în realitate are loc atenuarea naturală. Trebuie să vă amintiți această caracteristică, deoarece explică de ce viteza se poate schimba. Dar suntem puțin distrași de subiectul principal. Deci, dacă sunetul este o oscilație, atunci ce anume vibrează?

Orice gaz este un set de atomi de o anumită configurație. Spre deosebire de solide, între atomii din ele este o distanță relativ mare (comparativ, de exemplu, cu rețeaua cristalină a metalelor). Este posibil să se facă o analogie cu mazărea distribuită pe un recipient cu o masă asemănătoare unui jeleu. Sursa sunetului oscilațiile dau un impuls de mișcare celui mai apropiat atom de gaz. Ei, la rândul lor, ca niște bile pe o masă de biliard, "lovesc" pe cei vecini, iar procesul se repetă. Viteza sunetului în aer determină intensitatea impulsului primar. Dar aceasta este doar o componentă. Cu cât atomii materiei sunt mai densi, cu atât viteza propagării sunetului este mai mare. De exemplu, viteza sunetului în aer este de aproape 10 ori mai mică decât în ​​granitul monolit. Acest lucru este foarte ușor de înțeles: pentru ca un atom dintr-un gaz să "zboare" către unul din vecinătate și să transfere energie către el, trebuie să depășească o anumită distanță.

Consecință: cu creșterea temperaturii crește viteza de propagare a undelor. În ciuda expansiune termică, viteza naturală a atomilor este mai mare, se mișcă haotic și se ciocnesc mai des. Este, de asemenea, adevărat că gazele comprimate conduc sunetul mult mai repede, dar campionul este încă lichefiat stare agregată. La calcularea vitezei de zgomot a gazelor, se iau în considerare densitatea inițială, compresibilitatea, temperatura și coeficientul (constanta de gaz). De fapt, toate acestea rezultă din cele de mai sus.

La urma urmei, care este viteza sunetului în aer? Mulți au ghicit deja că este imposibil să dea un răspuns neechivoc. Dăm doar câteva date de bază:

- la zero grade Celsius la punctul zero (nivelul mării), viteza sunetului este de aproximativ 331 m / s;

- Prin scăderea temperaturii la -20 grade Celsius, puteți "decelera" undele de sunet la 319 m / s, deoarece inițial atomii din spațiu se mișcă mai încet;

- creșterea acesteia la 500 de grade accelerează propagarea sunetului de aproape o dată și jumătate - până la 550 m / s.

Cu toate acestea, datele sunt aproximative, deoarece, în afară de temperatură, presiunea gazelor, configurația spațiului (camera cu obiecte sau suprafața deschisă), propria mobilitate etc. influențează de asemenea sunetul.

În prezent, proprietatea atmosferei de a conduce sunetul este investigată în mod activ. De exemplu, unul dintre proiecte permite înregistrarea unui reflectat semnal sonor (ecou) pentru a determina temperatura straturilor de aer.