Pro mnoho, dokonce i po promocizůstává neznámé, jaká je rychlost zvuku ve vzduchu. Někdo poslušně poslouchal učitele a někdo jednoduše zcela nerozuměl předloženému materiálu. No, možná je čas naplnit tuto mezera v poznání. Dnes neznamenáme jen "suché" postavy, ale vysvětlíme samotný mechanismus, který určuje rychlost zvuku ve vzduchu.
Jak je známo, vzduch je asada různých plynů. O něco více než 78% tvoří dusík, téměř 21% je kyslík, zbytek je oxid uhličitý a inertní plyny. V důsledku toho hovoříme o rychlosti šíření zvuku v plynném médiu.
Nejdříve definujeme, jaký je zvuk.Určitě mnozí lidé slyšeli slovo "zvukové vlny" nebo "zvukové vibrace". Například difuzor zvukové reprodukční kolony osciluje s určitou frekvencí, která je klasifikována jako zvuk lidským sluchadlem. Jeden ze zákonů fyziky říká, že tlak v plynech a kapalinách se šíří bez změny ve všech směrech. Z toho vyplývá, že za ideálních podmínek je rychlost plynu v plyne rovnoměrná. Samozřejmě, ve skutečnosti dochází k jeho přirozenému útlumu. Tuto funkci musíte pamatovat, protože vysvětluje, proč se rychlost může změnit. Ale my jsme trochu rozptýleni od hlavního tématu. Takže pokud je zvuk oscilací, pak co přesně vibruje?
Každý plyn je sbírkou atomů určitéhokonfigurace. Na rozdíl od pevných látek je mezi atomy v nich poměrně velká vzdálenost (ve srovnání například s krystalovou mřížkou kovů). Je možné analogicky s hráškem rozloženým na nádobě s želé podobnou hmotou. Zdroj zvukových vibrací přináší hybnost nejbližším atomům plynu. Na druhou stranu, jako kuličky na kulečníkovém stolu, "udeří" na sousední a proces se opakuje. Rychlost zvuku ve vzduchu určuje intenzitu pulzu primární příčiny. Ale to je jen jedna součást. Čím hustší jsou atomy hmoty, tím vyšší je rychlost šíření zvuku. Například rychlost zvuku ve vzduchu je téměř desetkrát nižší než u monolitické žuly. To je velmi snadné pochopit: pro atom v plynu, který "létá" do sousedního a přenáší energii, musí překonat určitou vzdálenost.
Důsledky:se zvyšující se teplotou se zvyšuje rychlost šíření vln. Přes tepelnou expanzi je přirozená rychlost atomů vyšší, chaoticky se pohybují a častěji se srazí. Je také pravda, že se stlačený plyn vede mnohem rychleji, ale šampión je stále zkapalněný agregát. Při výpočtu rychlosti zvuku v plynech se berou v úvahu počáteční hustota, stlačitelnost, teplota a koeficient (plynová konstanta). Ve skutečnosti to vše vyplývá z výše uvedeného.
Koneckonců, jaká je rychlost zvuku ve vzduchu? Mnozí již uhodli, že není možné jednoznačně odpovědět. Uvádíme pouze některé základní údaje:
- při nulovém bodu (hladina moře) při nulových stupních Celsia je rychlost zvuku asi 331 m / s;
- Snížením teploty na -20 ° C můžete "zpomalit" zvukové vlny na 319 m / s, protože zpočátku se atomy ve vesmíru pohybují pomaleji;
- zvýšení na 500 stupňů zrychluje šíření zvuku o téměř jeden a půlkrát - až na 550 m / s.
Uvedené údaje jsou však předběžné, protožeKromě teploty je schopnost plynů provádět zvuk ovlivněná také tlakem, konfigurací prostoru (místností s objekty nebo otevřenou plochou), vlastní mobilitou atd.
В настоящее время свойство атмосферы проводить zvuk je aktivně zkoumán. Například jeden z projektů umožňuje stanovit teplotu vzduchových vrstev záznamem odraženého zvukového signálu (echo).
