Pendant de nombreuses années, voire des années après avoir quitté l'écoleon ignore quelle est la vitesse réelle du son dans l'air. Quelqu'un a écouté l'enseignant sans attention et quelqu'un n'a tout simplement pas bien compris le matériel présenté. Eh bien, il est peut-être temps de combler ce manque de connaissances. Aujourd'hui, nous n'indiquerons pas seulement des nombres «secs», mais expliquerons le mécanisme même qui détermine la vitesse du son dans l'air.
Comme vous le savez, l'air estun ensemble de gaz différents. Un peu plus de 78% est de l'azote, près de 21% est de l'oxygène, le reste est du dioxyde de carbone et des gaz inertes. Par conséquent, nous parlerons de la vitesse de propagation du son dans un environnement gazeux.
Tout d'abord, définissons ce qu'est le son. Beaucoup ont sûrement entendu le dicton «ondes sonores» ou «vibrations sonores». En effet, par exemple, le diffuseur d'un haut-parleur reproducteur de son vibre à une certaine fréquence, qui est classée comme son par l'aide auditive humaine. L'une des lois de la physique dit que la pression dans les gaz et les liquides se propage inchangée dans toutes les directions. Il s'ensuit que dans des conditions idéales, la vitesse du son dans les gaz est uniforme. Bien sûr, en réalité, son atténuation naturelle a lieu. Il faut se souvenir de cette fonctionnalité, puisque c'est elle qui explique pourquoi la vitesse peut changer. Mais nous nous sommes éloignés un peu du sujet principal. Donc, si le son est des vibrations, qu'est-ce qui vibre exactement?
Tout gaz est une collection d'atomes d'un certainconfiguration. Contrairement aux solides, la distance entre les atomes est relativement grande (comparée, par exemple, au réseau cristallin des métaux). Une analogie peut être faite avec des pois répartis sur un récipient avec une masse en forme de gelée. La source des vibrations sonores transmet une impulsion aux atomes de gaz les plus proches. Ils, à leur tour, comme des balles sur une table de billard, "frappent" les voisins, et le processus est répété. La vitesse du son dans l'air détermine l'intensité de la cause de l'impulsion. Mais ce n'est qu'un composant. Plus les atomes d'une substance sont denses, plus la vitesse de propagation du son est élevée. Par exemple, la vitesse du son dans l'air est presque 10 fois inférieure à celle du granit monolithique. C'est très facile à comprendre: pour qu'un atome dans un gaz «vole» vers un voisin et lui transfère l'énergie d'impulsion, il doit franchir une certaine distance.
Corollaire: avec l'augmentation de la température, la vitesse de propagation des ondes augmente. Malgré l'expansion thermique, la vitesse appropriée des atomes est plus élevée, ils se déplacent de manière chaotique et se heurtent plus souvent. Il est également vrai que le gaz comprimé conduit le son beaucoup plus rapidement, mais le champion reste l'état des agrégats liquéfiés. Lors du calcul de la vitesse du son dans les gaz, la densité initiale, la compressibilité, la température et le coefficient (constante des gaz) sont pris en compte. En fait, tout cela découle de ce qui précède.
Alors, quelle est la vitesse du son dans l'air? Beaucoup ont déjà deviné qu'il est impossible de donner une réponse définitive. Voici quelques données de base:
- à zéro degré Celsius au point zéro (niveau de la mer), la vitesse du son est d'environ 331 m / s;
- en abaissant la température à - 20 degrés Celsius, vous pouvez "ralentir" les ondes sonores à 319 m / s, puisque initialement les atomes dans l'espace se déplacent plus lentement;
- l'élever à 500 degrés accélère la propagation du son de près d'une fois et demie - jusqu'à 550 m / s.
Cependant, les données fournies sont approximatives, caren plus de la température, la capacité des gaz à conduire le son est également influencée par la pression, la configuration de l'espace (une pièce avec des objets ou un espace ouvert), sa propre mobilité, etc.
À l'heure actuelle, la propriété de l'atmosphère de conduirele son est activement étudié. Par exemple, l'un des projets permet de déterminer la température des couches d'air en enregistrant le signal sonore réfléchi (écho).
