Ταχύτητατουήχος είναι πόσο γρήγορα α ηχητικό κύμα είναι σε θέση να διαδώσει μέσω του διαστήματος. Εξαρτάται από το μέσο στο οποίο διαδίδεται αυτό το κύμα, αλλά και από άλλους παράγοντες που σχετίζονται με αυτό, όπως θερμοκρασία και πίεση.
Στο ηχητικά κύματα Μπορούν να υποστούν διάθλαση όταν περνούν μέσα από διαφορετικά ελαστικά μέσα, υποφέροντας έτσι αλλαγές στην ταχύτητα. Στα στερεά μέσα, για παράδειγμα, ο ήχος διαδίδεται πολύ πιο γρήγορα από ότι σε αέρια ή υγρά μέσα.
Δείτε επίσης: Ένταση, χροιά και ύψος - οι ιδιότητες που διαφοροποιούν τους ήχους
Πώς υπολογίζεται η ταχύτητα του ήχου;
Η ταχύτητα του ήχου μπορεί να υπολογιστεί από το δικό σας μήκοςσεκύμα και συχνότητα, όπως με κάθε τύπο κύματος, ανεξάρτητα από το ταξινόμηση.
Ο τύπος που χρησιμοποιείται για υπολογίστε τοταχύτητασεδιάδοση του ηχητικού κύματος έχει ως εξής:
β - ταχύτητα διάδοσης (m / s)
λ - μήκος κύματος (m)
φά - συχνότητα (Hz)
Ωστόσο, η ταχύτητα του ήχου μπορεί να προσδιοριστεί από άλλους παράγοντες όπως η θερμοκρασία του αέρα. Για αυτό, είναι δυνατόν να γίνει ένας υπολογισμός στον οποίο αυτή η ταχύτητα υπολογίζεται από τον ακόλουθο τύπο:
Για να χρησιμοποιήσετε αυτόν τον τύπο, που σχετίζεται με την ταχύτητα διάδοσης του ήχου με τη θερμοκρασία του αέρα, είναι απαραίτητο για να γίνει η διαίρεση μεταξύ των θερμοκρασιών περιβάλλοντος και της θερμοκρασίας 0 ° C, και οι δύο μετρούνται σε Κέλβιν. Τότε είναι απαραίτητο να εξαγάγετε το βάτραχοςΕγώz τετράγωνοο του ληφθέντος αποτελέσματος και πολλαπλασιάστε το με τον παράγοντα 331.45. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να εκτιμήσετε με καλή ακρίβεια την ταχύτητα του ήχου στο επίπεδο της θάλασσας, για διαφορετικές θερμοκρασίες.
Ας κάνουμε ένα παράδειγμα στο οποίο θέλουμε να εκτιμήσουμε την ταχύτητα της διάδοσης του ήχου σε επίπεδο θάλασσας σε θερμοκρασία 25 ºC (περίπου 298,15 K). Παρακολουθώ:
Ο παρακάτω πίνακας παραθέτει την ταχύτητα της διάδοσης του ήχου με ορισμένες θερμοκρασίες αέρα, όλες μετρημένες στο επίπεδο της θάλασσας. Παρακολουθώ:
Θερμοκρασία (° C) |
Ταχύτητα ήχου (m / s) |
-10 |
330 |
0 |
332 |
10 |
337 |
20 |
343 |
30 |
350 |
100 |
390 |
Η ταχύτητα της διάδοσης του ήχου ποικίλλει επίσης ανάλογα με το ύψος στο οποίο διαδίδεται ο ήχος σε σχέση με τη στάθμη της θάλασσας. Εκείνη τη στιγμή και σε θερμοκρασία 25 ° C, τα ηχητικά κύματα διαδίδονται με ταχύτητα περίπου 337 m / s ή 1216 km / h. Ωστόσο, όταν αυξάνουμε το υψόμετρο σε σχέση με αυτό το επίπεδο, το πυκνότητα του αέρα μειώνεται, προκαλώντας τον ήχο να κινείται σε σχετικά χαμηλότερες ταχύτητες.
Δείτε επίσης: Doppler Effect - το φαινόμενο που εξηγεί την αλλαγή στη συχνότητα ήχου όταν είμαστε σε κίνηση
Χαρακτηριστικά ήχου
Τα χαρακτηριστικά του ήχου είναι τα χαρακτηριστικά που μας επιτρέπουν να αναγνωρίζουμε διαφορετικούς ήχους. Ο ήχος έχει τρία χαρακτηριστικά: ένταση,ύψος και επιστολόχαρτο.
- Ένταση ήχου: αναφέρεται στην «ένταση» του ήχου.
- Ύψος: συνδέεται με τη συχνότητα του ήχου.
- Timbre: σχετίζεται με το σχήμα των ηχητικών κυμάτων, καθώς και με τον τρόπο που δονείται η πηγή των ηχητικών κυμάτων.
Θέλετε να μάθετε περισσότερα για το θέμα; Πρόσβαση στο κείμενό μας σχετικά με το χαρακτηριστικά ήχου.
Ταχύτητα ήχου σε διαφορετικά μέσα
Όπως είπαμε, η ταχύτητα του ήχου ποικίλλει πολύ ανάλογα με το μέσο στο οποίο διαδίδεται. Κατά τη μετάβαση από το ένα μέσο στο άλλο, ο ήχος διατηρεί τον συχνότητααμετάβλητος, ωστόσο, δικό σου αλλάζει το μήκος κύματος, καθώς και την ταχύτητα διάδοσής του. Ελέγξτε έναν πίνακα που αναφέρει την ταχύτητα του ήχου σε διαφορετικά μέσα.
Αρκετά |
Ταχύτητα ήχου (m / s) |
Αλουμίνιο |
6420 |
Σίδερο |
5960 |
Καθαρό νερό |
1498 |
Θαλασσινο νερο |
1531 |
Οξυγόνο |
316 |
Αναλύοντας τον προηγούμενο πίνακα, μπορείτε να δείτε το άμεση εξάρτηση μεταξύ τουταχύτητατουήχος το και το πυκνότητα το μέσο στο οποίο διαδίδεται ο ήχος. Σημειώστε τη διαφορά μεταξύ των ταχυτήτων του ηχητική διάδοση σε καθαρό νερό και θαλασσινό νερό, το οποίο έχει μεγάλη ποσότητα αραιωμένων αλάτων σε αυτό, και επομένως είναι πυκνότερο από το αποσταγμένο νερό.
Η πυκνότητα του μέσου στο οποίο ταξιδεύει ο ήχος επηρεάζει άμεσα την ταχύτητα διάδοσής του. Αυτό οφείλεται στην εγγύτητα μεταξύ γειτονικών μορίων, η οποία είναι πιο συχνή σε πυκνότερα φυσικά μέσα, όπως στερεά γενικά. Σε αυτά τα μέσα, οι δονήσεις που παράγονται από ηχητικά κύματα μεταδίδονται πιο γρήγορα.
Ένας άλλος καθοριστικός παράγοντας για την ταχύτητα του ήχου είναι το ελαστικότητα το μεσαίο. Αυτό το χαρακτηριστικό αφορά την ικανότητα μετάδοσης κραδασμών μέσω συγκρούσεων μεταξύ μορίων χωρίς σημαντικές απώλειες ενέργειας.
Διαβάστε επίσης: 5 πράγματα που πρέπει να γνωρίζετε για τα ηχητικά κύματα
Φράγμα ήχου
Το φράγμα ήχου είναι ο όρος που χρησιμοποιείται σε σχέση με το σοκ κύματος που παράγεται από ένα έπιπλο που κινείται πιο γρήγορα από τον δικό του ήχο. Τη στιγμή που ένα σώμα φτάνει στην ταχύτητα του ήχου, τα ηχητικά κύματα που παράγονται από αυτό κινούνται μαζί με το σώμα, έτσι σχηματίζεται μια μεγάλη ζώνη πίεσης μπροστά από τα έπιπλα.
το ηχητικό φράγμα είναι ορατό, αφού σταγονίδια νερού είναι διάσπαρτα στον αέρα συμπυκνώνονται, λόγω της μεγάλης πίεσης γύρω σου. Επιπλέον, το φράγμα ήχου μπορεί να προσφέρει μια μεγάλη αντίσταση για το κινητό, οπότε αν δεν το προσπεράσει γρήγορα, δεν θα μπορεί να φτάσει σε υπερηχητικές ταχύτητες.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-som.htm