Hitrost zvoka v zraku

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

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

Najprej opredelimo, da tak zvok. Gotovo je veliko ljudi slišalo besedo "zvočni valovi" ali "zvočne vibracije". Dejansko je na primer difuzor stožca 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 plinih enakomerna. Seveda v resnici poteka njeno naravno slabljenje. To funkcijo morate zapomniti, saj pojasnjuje, zakaj se lahko hitrost spremeni. Ampak smo malo moti od glavne teme. Torej, če je zvok nihanje, kaj natančno vibrira?

Vsak plin je niz atomov določene konfiguracije. Za razliko od trdnih snovi med njimi je relativno velika razdalja (primerjana je na primer z kristalno mrežo kovin). Primerljivo je mogoče z grahom, porazdeljenim preko posode z želatino podobno maso. Vir zvoka nihanja gibanja impulza do najbližjih atomov plina. Torej, kot žogice na biljardni mizi, "udari" na sosednje, postopek pa se ponovi. Hitrost zvoka v zraku določa intenziteto pulza 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: za atom v plinu, da "leti" do sosednjega in prenese energijo na to, mora premagati določeno razdaljo.

Posledica: z naraščajočo temperaturo se poveča hitrost širjenja valov. Kljub temu toplotno širjenje, naravna hitrost atomov je višja, se premikajo kaotično in se pogosteje srečujejo. Prav tako je res, da stisnjeni plini vodijo veliko hitreje, vendar je prvak še vedno utekočinjen agregatno stanje. Pri izračunavanju hitrosti zvoka v plinih upoštevamo začetno gostoto, stisljivost, temperaturo in koeficient (konstanto plina). Pravzaprav vse to izhaja iz zgornjega.

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

- pri nič stopinj 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, saj se atomi v prostoru počasi gibljejo;

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

Vendar pa so dani podatki približni, saj poleg temperature, tlaka plinov, konfiguracije prostora (prostora z objekti ali odprtega prostora), lastne mobilnosti itd. Vplivajo tudi na zvok.

Trenutno se aktivno preiskuje lastnost ozračja za vodenje zvoka. Na primer, eden od projektov omogoča registracijo odbitega zvočni signal (echo) za določitev temperature zračnih slojev.