Prędkośćzdźwięk jak szybko fala dźwiękowa potrafi rozprzestrzeniać się w przestrzeni. Zależy to od ośrodka, w którym ta fala się rozchodzi, ale także od innych czynników z nią związanych, takich jak: temperatura i nacisk.
W fale dźwiękowe mogą ulegać załamaniu podczas przechodzenia przez media o różnej elastyczności, co powoduje zmiany prędkości. Na przykład w mediach stałych dźwięk rozchodzi się znacznie szybciej niż w mediach gazowych lub ciekłych.
Zobacz też: Intensywność, barwa i wysokość – cechy różnicujące dźwięki
Jak obliczana jest prędkość dźwięku?
Prędkość dźwięku można obliczyć na podstawie twojego długośćwfala i częstotliwość, jak w przypadku każdego rodzaju fali, niezależnie od jej Klasyfikacja.
Formuła używana do Obliczprędkośćwpropagacja fali dźwiękowej wygląda następująco:
v – prędkość propagacji (m/s)
λ – długość fali (m)
fa – częstotliwość (Hz)
Jednak prędkość dźwięku można określić na podstawie innych czynników, takich jak temperatura powietrza. W tym celu można wykonać obliczenia, w których prędkość tę oblicza się z następującego wzoru:
Aby użyć tego wzoru, który wiąże prędkość propagacji dźwięku z temperaturą powietrza, wynosi konieczne jest dokonanie podziału między temperaturą otoczenia a temperaturą 0 °C, obie mierzone w kelwin. Następnie konieczne jest wyodrębnienie żabajaz kwadrat otrzymanego wyniku i pomnóż go przez współczynnik 331,45. W ten sposób można z dużą dokładnością oszacować prędkość dźwięku na poziomie morza, dla różnych temperatur.
Zróbmy przykład, w którym chcemy oszacować prędkość propagacji dźwięku na poziomie morza w temperaturze 25 ºC (około 298,15 K). Zegarek:
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
W poniższej tabeli wymieniono prędkość propagacji dźwięku przy niektórych temperaturach powietrza, wszystkie mierzone na poziomie morza. Zegarek:
Temperatura (°C) |
Prędkość dźwięku (m/s) |
-10 |
330 |
0 |
332 |
10 |
337 |
20 |
343 |
30 |
350 |
100 |
390 |
Prędkość propagacji dźwięku zmienia się również w zależności od wysokości, na której dźwięk się rozchodzi w stosunku do poziomu morza. W tym czasie i w temperaturze 25 °C fale dźwiękowe rozchodzą się z prędkością około 337 m/s lub 1216 km/h. Jednak gdy zwiększamy naszą wysokość w stosunku do tego poziomu, gęstość powietrza zmniejsza się, powodując, że dźwięk przemieszcza się ze stosunkowo wolniejszymi prędkościami.
Zobacz też: Efekt Dopplera – zjawisko wyjaśniające zmianę częstotliwości dźwięku, gdy jesteśmy w ruchu
Charakterystyka dźwięku
Charakterystyka dźwięku to cechy, które pozwalają nam identyfikować różne dźwięki. Dźwięk ma trzy cechy: intensywność,wysokość i blankiet firmowy.
- Intensywność dźwięku: odnosi się do „głośności” dźwięku.
- Wzrost: jest powiązany z częstotliwością dźwięku.
- Barwa: dotyczy kształtu fal dźwiękowych oraz wibracji źródła fal dźwiękowych.
Chcesz wiedzieć więcej na ten temat? Uzyskaj dostęp do naszego tekstu na temat charakterystyka dźwięku.
Prędkość dźwięku w różnych mediach
Jak powiedzieliśmy, prędkość dźwięku jest bardzo zróżnicowana w zależności od medium, w którym się rozchodzi. Przy przechodzeniu z jednego medium na drugie dźwięk zachowuje swoje częstotliwośćniezmieniony, jednak twoje zmiany długości fali, a także szybkość propagacji. Sprawdź tabelę, która zawiera listę prędkości dźwięku w różnych mediach.
Całkiem |
Prędkość dźwięku (m/s) |
Aluminium |
6420 |
Żelazo |
5960 |
Czysta woda |
1498 |
Woda morska |
1531 |
Tlen |
316 |
Analizując poprzednią tabelę, można zobaczyć bezpośrednia zależność międzyprędkośćzdźwięk i gęstość medium, w którym rozchodzi się dźwięk. Zwróć uwagę na różnicę między prędkościami propagacja dźwięku w czystej wodzie i wodzie morskiej, który ma w sobie dużą ilość rozcieńczonych soli i dlatego jest gęstszy niż woda destylowana.
Gęstość ośrodka, w którym rozchodzi się dźwięk, wpływa bezpośrednio na jego prędkość propagacji. Wynika to z bliskości sąsiednich cząsteczek, co jest bardziej powszechne w gęstszych ośrodkach fizycznych, takich jak ogólnie ciała stałe. W tych mediach wibracje wytwarzane przez fale dźwiękowe są przekazywane szybciej.
Innym czynnikiem decydującym o prędkości dźwięku jest elastyczność środkowy. Cecha ta dotyczy zdolności do przenoszenia wibracji poprzez zderzenia między cząsteczkami bez znacznych strat energii.
Przeczytaj też: 5 rzeczy, które musisz wiedzieć o falach dźwiękowych
Bariera dźwięku
Bariera dźwięku to termin używany w odniesieniu do fala uderzeniowa wytwarzana przez mebel, który porusza się szybciej niż własny dźwięk. W momencie, gdy ciało osiąga prędkość dźwięku, wytwarzane przez nie fale dźwiękowe poruszają się wraz z ciałem, przez co przed meblami tworzy się duża strefa nacisku.
bariera dźwięku jest widoczny, ponieważ kropelki wody rozproszone w powietrzu kondensują, ze względu na wielką presję wokół ciebie. Ponadto bariera dźwiękowa może zapewnić świetną odporność dla telefonu komórkowego, więc jeśli szybko go nie wyprzedzi, nie będzie w stanie osiągnąć prędkości ponaddźwiękowych.
Rafael Hellerbrock
Nauczyciel fizyki
Czy chciałbyś odnieść się do tego tekstu w pracy szkolnej lub naukowej? Popatrz:
HELERBROCK, Rafael. „Prędkość dźwięku”; Brazylia Szkoła. Dostępne w: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-som.htm. Dostęp 27 czerwca 2021 r.
