Skaņas ātrums gaisā

Daudziem, pat gadiem pēc skolas beigšanasnav zināms, kāds ir skaņas ātrums gaisā. Kāds uzmanīgi klausījās skolotājam, un kāds vienkārši nesaprata iesniegto materiālu. Nu, varbūt ir pienācis laiks aizpildīt šo plaisu zināšanās. Šodien mēs ne tikai norādām "sausus" skaitļus, bet arī izskaidrojam pašus mehānismus, kas nosaka skaņas ātrumu gaisā.

Kā zināms, gaiss ir adažādu gāzu komplekts. Nedaudz vairāk nekā 78% ir slāpeklis, aizņem gandrīz 21% skābekļa, pārējais ir pārstāvēta ar inertās gāzes un oglekļa dioksīdu. Tāpēc, mēs koncentrēsies uz ātrumu skaņu gāzveida vidē.

Vispirms nosakām, kāda ir skaņa. Protams, daudzi cilvēki ir dzirdējuši teicienu "skaņas viļņi" vai "skaņas vibrācijas". Patiešām, piemēram, difuzoru reproducēšanas skaļruni svārstās ar noteiktu frekvenci, kas ir klasificēta kā cilvēks dzirdes skaņu. Viens no fizikas likumiem ir noteikts, ka spiediens uz gāzes un šķidrumu tiek izplatīts bez izmaiņām visos virzienos. No tā izriet, ka ideālos apstākļos skaņas ātrums gāzēs ir vienmērīgs. Protams, patiesībā notiek tā dabiskā vājināšanās. Jums ir jāatceras šī funkcija, jo tas izskaidro, kāpēc ātrums var mainīties. Bet mēs esam mazliet satrauc no galvenās tēmas. Tātad, ja skaņa ir vibrācija, tad kas precīzi vibrē?

Jebkura gāze ir noteiktu atomu kopumskonfigurācija. Atšķirībā no cietvielām, starp tiem ir salīdzinoši liels attālums (salīdzinot, piemēram, ar metāla kristāla režģi). Ir iespējams uzrādīt analoģiju ar zirņiem, kas sadalīti pa konteineru ar želiski līdzīgu masu. Skaņas svārstību avots dod impulsu tuvākajiem gāzes atomiem. Tie, savukārt, līdzinās bumbiņām uz biljarda galda, "streiku" kaimiņos, un process atkārtojas. Skaņas ātrums gaisā nosaka primārās cēloņa impulsa intensitāti. Bet tas ir tikai viens komponents. Jo blīvāks ir vielas saturs, jo augstāks ir tā skaņas izplatīšanās ātrums. Piemēram, skaņas ātrums gaisā gandrīz 10 reizes mazāks nekā monolītā granīta. To ir ļoti viegli saprast: lai gāzes atoms varētu lidot uz kaimiņu un nodot tam enerģiju, tai ir jāpārvar noteiktais attālums.

Sekas: pieaugot temperatūrai, palielinās viļņu izplatīšanās ātrums. Neskatoties uz siltuma izplešanos, atomu dabiskais ātrums ir lielāks, viņi haotiski pārvietojas un biežāk saduras. Tāpat ir taisnība, ka saspiesta gāze vada skaņu daudz ātrāk, bet čempions joprojām ir sašķidrinātā agregāta stāvoklis. Aprēķinot skaņas ātrumu gāzēs, tiek ņemts vērā sākotnējais blīvums, saspiežamība, temperatūra un koeficients (gāzes konstante). Patiesībā tas viss izriet no iepriekš minētā.

Galu galā, kāds ir skaņas ātrums gaisā? Daudzi jau ir uzminējuši, ka nav iespējams sniegt viennozīmīgu atbildi. Mēs sniedzam tikai dažus pamatdatus:

- pie nulles grādiem pēc Celsija pie nulles punkta (jūras līmeņa), skaņas ātrums ir aptuveni 331 m / s;

- samazinot temperatūru līdz -20 grādiem pēc Celsija, jūs varat "palēnināt" skaņas viļņus līdz 319 m / s, jo sākotnēji telpas atomi pārvietojas lēnāk;

- tā palielināšana līdz 500 grādiem paātrina skaņas izplatīšanos gandrīz pusotru reizi - līdz pat 550 m / s.

Tomēr sniegtie dati ir provizoriski, joPapildus temperatūrai gāzu jaudu skaņas veikšanai ietekmē arī spiediens, telpas konfigurācija (telpa ar priekšmetiem vai atvērtu laukumu), pašu mobilitāte utt.

Šobrīd atmosfēras īpašums irskaņa tiek aktīvi izpētīta. Piemēram, viens no projektiem ļauj noteikt gaisa slāņu temperatūru, ierakstot atstaroto skaņas signālu (echo).