ความเร็วของเสียง: การคำนวณ คุณลักษณะ อุปสรรคเสียง

ความเร็วของเสียง เร็วแค่ไหน a คลื่นเสียง สามารถแพร่กระจายผ่านอวกาศได้ ขึ้นอยู่กับสื่อที่คลื่นนี้แพร่กระจาย แต่ยังขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องเช่น such อุณหภูมิ และ ความดัน.

ที่ คลื่นเสียง พวกมันสามารถรับการหักเหของแสงได้เมื่อผ่านตัวกลางที่มีความยืดหยุ่นต่างกัน ดังนั้นจึงทนต่อการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว ในตัวกลางที่เป็นของแข็ง เสียงจะแพร่กระจายเร็วกว่าในตัวกลางที่เป็นก๊าซหรือของเหลวมาก

ดูด้วย: ความเข้มเสียงต่ำและความสูง - คุณสมบัติที่ทำให้เสียงแตกต่าง

ความเร็วของเสียงคำนวณอย่างไร?

ความเร็วของเสียงสามารถคำนวณได้จาก .ของคุณ ความยาวในคลื่น และ ความถี่เช่นเดียวกับคลื่นชนิดใด ๆ โดยไม่คำนึงถึง การจำแนกประเภท.

ความเร็วของเสียงเกี่ยวข้องโดยตรงกับตัวกลางที่เสียงแพร่กระจาย

สูตรที่ใช้สำหรับ คำนวณความเร็วในการขยายพันธุ์ ของคลื่นเสียงได้ดังนี้

วี – ความเร็วในการขยายพันธุ์ (m/s)

λ – ความยาวคลื่น (ม.)

ฉ – ความถี่ (Hz)

อย่างไรก็ตาม ความเร็วของเสียงสามารถกำหนดได้จากปัจจัยอื่นๆ เช่น อุณหภูมิของอากาศ เพื่อให้สามารถคำนวณความเร็วนี้ได้จากสูตรต่อไปนี้:

ในการใช้สูตรนี้ซึ่งสัมพันธ์กับความเร็วของการแพร่กระจายเสียงกับอุณหภูมิของอากาศ ก็คือ จำเป็นต้องแบ่งระหว่างอุณหภูมิแวดล้อมและอุณหภูมิ 0 °C ทั้งวัดเป็น เคลวิน จากนั้นจึงจำเป็นต้องสกัด

กบผมz สแควร์ ของผลลัพธ์ที่ได้และคูณด้วยตัวประกอบ 331.45 การทำเช่นนี้ทำให้สามารถประมาณความเร็วเสียงที่ระดับน้ำทะเลได้อย่างแม่นยำสำหรับอุณหภูมิที่แตกต่างกัน

มาดูตัวอย่างกันซึ่งเราต้องการประมาณความเร็วของการแพร่กระจายเสียงที่ระดับน้ำทะเลที่อุณหภูมิ 25 ºC (ประมาณ 298.15 K) ดู:

ตารางต่อไปนี้แสดงความเร็วของการแพร่กระจายเสียงด้วยอุณหภูมิอากาศบางส่วน ซึ่งทั้งหมดวัดที่ระดับน้ำทะเล ดู:

อุณหภูมิ (°C)	ความเร็วเสียง (m/s)
-10	330
0	332
10	337
20	343
30	350
100	390

ความเร็วของการแพร่กระจายเสียงยังแตกต่างกันไปตามความสูงที่เสียงแพร่กระจายไปตามระดับน้ำทะเล ในขณะนั้นและที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส คลื่นเสียงจะแพร่กระจายด้วยความเร็ว ประมาณ 337 ม./วินาที หรือ 1216 กม./ชม.. อย่างไรก็ตาม เมื่อเราเพิ่มความสูงของเราเทียบกับระดับนั้น ความหนาแน่น ของอากาศลดลงทำให้เสียงเดินทางด้วยความเร็วที่ค่อนข้างช้ากว่า

ดูด้วย: Doppler Effect - ปรากฏการณ์ที่อธิบายการเปลี่ยนแปลงของความถี่เสียงเมื่อเราเคลื่อนไหว

ลักษณะเสียง

ลักษณะเสียงเป็นคุณสมบัติที่ช่วยให้เราสามารถระบุเสียงต่างๆ เสียงมีลักษณะสามประการ: ความเข้มส่วนสูง และ หัวจดหมาย

• ความเข้มของเสียง: หมายถึง "ระดับเสียง" ของเสียง
• ความสูง: เชื่อมโยงกับความถี่ของเสียง
• Timbre: เกี่ยวข้องกับรูปร่างของคลื่นเสียง เช่นเดียวกับที่มาของคลื่นเสียงสั่นสะเทือน

ต้องการทราบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้หรือไม่? เข้าถึงข้อความของเราเกี่ยวกับ ลักษณะเสียง

ความเร็วของเสียงในสื่อต่างๆ

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ความเร็วของเสียงแตกต่างกันไปมากตามสื่อที่มันแพร่กระจาย เมื่อเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางเสียงจะคงอยู่ ความถี่ไม่เปลี่ยนแปลงแล้วแต่ของคุณ การเปลี่ยนแปลงความยาวคลื่นตลอดจนความเร็วในการขยายพันธุ์ ตรวจสอบตารางที่แสดงความเร็วของเสียงในสื่อต่างๆ

ค่อนข้าง	ความเร็วเสียง (m/s)
อลูมิเนียม	6420
เหล็ก	5960
น้ำบริสุทธิ์	1498
น้ำทะเล	1531
ออกซิเจน	316

วิเคราะห์ตารางก่อนหน้านี้ จะเห็น การพึ่งพาอาศัยกันโดยตรงระหว่างความเร็วของเสียง และ ความหนาแน่น สื่อที่เสียงแพร่กระจาย สังเกตความแตกต่างระหว่างความเร็วของ การแพร่กระจายเสียงในน้ำบริสุทธิ์และน้ำทะเลซึ่งมีเกลือเจือจางอยู่เป็นจำนวนมากและมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำกลั่น

ความหนาแน่นของตัวกลางที่เสียงเดินทางส่งผลโดยตรงต่อความเร็วในการแพร่กระจาย นี่เป็นเพราะความใกล้ชิดระหว่างโมเลกุลที่อยู่ใกล้เคียง ซึ่งพบได้บ่อยในตัวกลางทางกายภาพที่มีความหนาแน่นมากกว่า เช่น ของแข็งโดยทั่วไป ในสื่อเหล่านี้ การสั่นสะเทือนที่เกิดจากคลื่นเสียงจะถูกส่งเร็วขึ้น

ปัจจัยกำหนดความเร็วของเสียงอีกประการหนึ่งคือ ความยืดหยุ่น คนกลาง คุณลักษณะนี้เกี่ยวข้องกับความสามารถในการส่งการสั่นสะเทือนผ่านการชนกันระหว่างโมเลกุลโดยไม่สูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ

อ่านด้วยนะ: 5 เรื่องต้องรู้เกี่ยวกับคลื่นเสียง

กั้นเสียง

กำแพงเสียงเป็นคำที่ใช้ในการอ้างอิงถึง คลื่นกระแทกที่เกิดจากเฟอร์นิเจอร์ชิ้นหนึ่งที่เคลื่อนที่ได้เร็วกว่าเสียงของมันเอง. ช่วงเวลาที่ร่างกายไปถึงความเร็วของเสียง คลื่นเสียงที่เกิดจากมันเคลื่อนที่ไปพร้อมกับร่างกาย ดังนั้นจึงเกิดโซนความดันขนาดใหญ่ขึ้นที่ด้านหน้าของเฟอร์นิเจอร์

ในภาพ สามารถมองเห็นเครื่องบินที่แล่นผ่านกำแพงเสียงได้

ที่กั้นเสียง มองเห็นได้เนื่องจากละอองน้ำที่กระจัดกระจายอยู่ในอากาศควบแน่น, เนื่องจากแรงกดดันรอบตัวคุณ นอกจากนี้กำแพงเสียงยังสามารถให้เสียงที่ยอดเยี่ยม แนวต้าน สำหรับมือถือ ดังนั้นถ้าไม่แซงเร็ว ก็ไม่สามารถเข้าถึงความเร็วเหนือเสียงได้

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-som.htm