Для многих даже спустя годы после окончания школы se desconoce cuál es la velocidad del sonido en el aire realmente. Alguien escuchó al maestro sin prestar atención, y alguien simplemente no entendió completamente el material. Bueno, tal vez es hora de llenar este vacío en el conocimiento. Hoy no solo indicaremos los números "secos", sino que explicaremos el propio mecanismo, que determina la velocidad del sonido en el aire.
Se sabe que el aire esConjunto de diferentes gases. Un poco más del 78% es nitrógeno, casi el 21% es oxígeno, el resto es dióxido de carbono y gases inertes. Por lo tanto, se tratará de la velocidad de propagación del sonido en un medio gaseoso.
Primero, definamos qué es el sonido.Seguramente muchos han escuchado el dicho "ondas de sonido" o "vibraciones de sonido". De hecho, por ejemplo, un cono de altavoz que reproduce un sonido oscila con cierta frecuencia, que un audífono humano clasifica como sonido. Una de las leyes de la física establece que la presión en los gases y líquidos se distribuye sin cambios en todas las direcciones. De ello se deduce que en condiciones ideales la velocidad del sonido en los gases es uniforme. Por supuesto, su atenuación natural en realidad tiene lugar. Es necesario recordar esta función, ya que explica por qué la velocidad puede variar. Pero estábamos un poco distraídos del tema principal. Entonces, si el sonido es una vibración, ¿qué es exactamente lo que oscila?
Cualquier gas es una colección de átomos de un determinadoconfiguraciones En contraste con los sólidos, hay una distancia relativamente grande entre los átomos en ellos (en comparación, por ejemplo, con la red cristalina de metales). Es posible dibujar una analogía con los guisantes distribuidos en un recipiente con forma de gelatina. La fuente de las ondas de sonido da un impulso a los átomos de gas más cercanos. Ellos, a su vez, como bolas en una mesa de billar, "golpean" a los vecinos y el proceso se repite. La velocidad del sonido en el aire solo determina la intensidad del impulso, la causa raíz. Pero esto es solo un componente. Cuanto más densos son los átomos de una sustancia, mayor es la velocidad del sonido en ella. Por ejemplo, la velocidad del sonido en el aire es casi 10 veces menor que en el granito monolítico. Es muy fácil de entender: para que un átomo en un gas "alcance" uno cercano y transfiera energía de impulso a él, debe superar una cierta distancia.
CorolarioCon el aumento de la temperatura, la velocidad de propagación de la onda aumenta. A pesar de la expansión térmica, la velocidad intrínseca de los átomos es mayor, se mueven de forma errática y chocan con mayor frecuencia. También es cierto que las conducciones de gas comprimido suenan mucho más rápido, pero el estado de agregado licuado sigue siendo el campeón. En los cálculos de la velocidad del sonido en los gases, se tienen en cuenta la densidad inicial, la compresibilidad, la temperatura y el coeficiente (constante de gas). En realidad, todo esto se desprende de lo anterior.
Aún así, ¿cuál es la velocidad del sonido en el aire? Muchos ya han adivinado que es imposible dar una respuesta definitiva. Presentamos solo algunos datos básicos:
- a cero grados centígrados en el punto cero (nivel del mar), la velocidad del sonido es aproximadamente 331 m / s;
- al reducir la temperatura a - 20 grados Celsius, puede "disminuir la velocidad" de las ondas de sonido a 319 m / s, ya que inicialmente los átomos en el espacio se mueven más lentamente;
- elevarlo a 500 grados acelera la propagación del sonido casi una vez y media, hasta 550 m / s.
Sin embargo, los datos son indicativos, ya queAdemás de la temperatura, la capacidad de los gases para conducir el sonido también se ve afectada por la presión, la configuración del espacio (una habitación con objetos o un área abierta), la movilidad intrínseca, etc.
En la actualidad, la propiedad de la atmósfera para conducirEl sonido está siendo explorado activamente. Por ejemplo, uno de los proyectos permite determinar la temperatura de las capas de aire al registrar una señal de sonido reflejada (eco).
