Ταχύτητα ήχου στα αέρια

Ο ήχος μπορεί να θεωρηθεί ως ένα διαμήκη, μηχανικό κύμα και μπορεί να διασχίσει οποιοδήποτε κανάλι. Ωστόσο, δεν μπορεί να διασχίσει την κενή περιοχή. Δεν υπάρχει ήχος στο κενό. Ο ήχος μπορεί να παρουσιάζει διακύμανση στην πίεση. Μια περιοχή αυξημένης πίεσης σε ένα ηχητικό κύμα είναι η συμπίεση (ή συμπύκνωση) και μια περιοχή περιορισμένης πίεσης σε ένα ηχητικό κύμα είναι η αραίωση (ή η διαστολή).

Χαρακτηριστικά ενός ηχητικού κύματος

• Κορυφή και γούρνα:Σε ένα κύμα, μια κορυφή αναφέρεται ως η κορυφή και μια κοιλάδα ονομάζεται γούρνα.

• Μήκος κύματος:Είναι το κενό μεταξύ συνεχών συμπιέσεων (C) ή δύο συνεχών αραιώσεων (R). Αντιπροσωπεύεται επίσης μέσω λ (ελληνικό γράμμα λάμδα). Η μονάδα SI του είναι μέτρο (m).

• Συχνότητα:Αναπαρίσταται με το ν (ελληνικό γράμμα, nu). Η μονάδα SI του είναι hertz (Hz).

• Η χρονική περίοδος του κύματος:είναι ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση μιας συμπίεσης και διάθλασης.

• Συμβολίζεται με T και η μονάδα SI είναι η δεύτερη (ες).

• Η συχνότητα και η χρονική περίοδος σχετίζονται ως εξής:

ν =1/T

• Τήμα:Όσο πιο γρήγορη είναι η κίνηση των σωματιδίων της πηγής (ή του αντικειμένου που παράγει ήχο), τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα και τόσο μεγαλύτερη είναι η ένταση.

• Το πλάτος του κύματος:Είναι το μέγεθος της μέγιστης διαταραχής (σύγκρουση σωματιδίων) στο μέσο και στις δύο πλευρές της μέσης τιμής. Δείχνεται με το γράμμα Α. Η μονάδα του είναι ίδια με την απόσταση (μέτρο).

• Η σκληρότητα (μπορείτε να πείτε και η ένταση) ή η απαλότητα (ή λέτε γλυκιά φωνή) ενός ήχου καθορίζεται από το πλάτος του.

• Ένα ηχητικό κύμα εξαπλώνεται από την πηγή του. Καθώς απομακρύνεται από την πηγή του, θα ακούτε λιγότερο ήχο γιατί μειώνεται το πλάτος του, καθώς και η ένταση του.

• Ποιότητα ή ξύλο ήχου:Βοηθά στη διάκριση ενός ήχου από έναν άλλο που έχει την ίδια ένταση και ένταση.

• Ο ήχος, που ακούγεται πιο ευχάριστος σε σύγκριση με άλλους, λέγεται ότι είναι πλούσιας ποιότητας.

• Ένας ήχος μεμονωμένης (ή μπορείτε να πείτε 1 μονάδα) συχνότητας ονομάζεται τόνος.

• Ο ευχάριστος ήχος που παράγεται από ένα μείγμα πολλών συχνοτήτων (πολλοί ήχοι που αναμειγνύονται μεταξύ τους) ονομάζεται νότα.

• Ο θόρυβος (ενόχληση) είναι δυσάρεστος στο αυτί.

• Η ένταση του ήχου:Είναι η ποσότητα της ηχητικής ενέργειας (αριθμός συχνότητας ή ο αριθμός των κύκλων που περνούν) που διέρχεται κάθε δευτερόλεπτο από την περιοχή μονάδας (ή σημείο).

Ταχύτητα ήχου σε διαφορετικά μέσα

• Ο ήχος διαδίδεται (δονείται) μέσω ενός μέσου (ή αντικειμένου) με πεπερασμένη ταχύτητα.

• Η ταχύτητα του ήχου εξαρτάται από τις ιδιότητες του μέσου (συγκεκριμένου αντικειμένου) μέσω του οποίου ταξιδεύει.

Η ταχύτητα του ήχου μειώνεται από στερεά (συμπεριλαμβανομένου του μετάλλου, του μη μετάλλου) στην αέρια κατάσταση (αέρας).

Μέσα σε ένα μέσο, ​​η ταχύτητα του ήχου αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας (αν αυξήσετε τη θερμοκρασία, τα μόρια αποκτούν κινητική ενέργεια, γεγονός που τα κάνει να συγκρούονται μεταξύ τους πιο γρήγορα και με μεγαλύτερη επίδραση)

Αντανάκλαση του ήχου

Ο νόμος της ανάκλασης του ήχου περιγράφει ότι η κατεύθυνση κατά την οποία ο ήχος προσπίπτει (αγγίζοντας το αντικείμενο) και ανακλάται (αναπηδά μετά το άγγιγμα του αντικειμένου) κάνει ίσες γωνίες με την κανονική (διαιρούμενη γραμμή μεταξύ προσπίπτοντος γραμμή και ανακλώμενη γραμμή) στην ανακλώσα επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης, στο σημείο ανάκλασης και στην κανονική γραμμή που βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.

Ηχώ:Ηχώ είναι η αντανάκλαση (επανάληψη) του ήχου που φτάνει στον ακροατή με καθυστέρηση μετά τον άμεσο ήχο.

• Η αίσθηση του ήχου επεξεργάζεται και αποστέλλεται στον εγκέφαλό μας για περίπου 0,1 δευτερόλεπτα.

• Για να ακούτε εύκολα μια ηχώ, το χρονικό διάστημα μεταξύ του αρχικού ήχου και του ανακλώμενου ήχου θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 0,1 δευτερόλεπτα.

• Η συνολική απόσταση που καλύπτεται από τον ήχο από το σημείο όπου δημιουργείται μέχρι την ανακλώσα επιφάνεια και πίσω θα πρέπει να είναι τουλάχιστον:

344 m/s × 0,1 s =34,4 m (εδώ, 344 m/s είναι η ταχύτητα του ήχου)

• Για να ακούγονται άψογα ηχώ, η αμοιβαία απόσταση του εμποδίου από την πηγή του ήχου πρέπει να είναι η μισή αυτής της απόστασης, δηλαδή 17,2 μέτρα.

• Αυτή η απόσταση αλλάζει ανάλογα με τη μεταβαλλόμενη θερμοκρασία ενός αερίου.

• Οι απόηχοι μπορούν να ακουστούν περισσότερες από μία φορές λόγω πολλαπλών επιτυχημένων στοχασμών

• Ο βρυχηθμός της βροντής μπορεί να ακουστεί λόγω της επιτυχημένης αντανάκλασης σε πολλές επιφάνειες.

Τύπος εφέ Doppler

Ο τύπος του φαινομένου Doppler μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της ταχύτητας της πηγής και του παρατηρητή, καθώς και για τις αρχικές και παρατηρούμενες συχνότητες των ηχητικών κυμάτων. Ενώ υπάρχει μόνο ένας τύπος εφέ Doppler, αλλάζει με βάση τις ταχύτητες του παρατηρητή ή της πηγής ήχου σε διαφορετικά σενάρια. Αυτός είναι ο τύπος του φαινομένου Doppler:

f’=f(v + vo)/(v – vs) 

Εδώ, f’ =παρατηρούμενη συχνότητα

f =πραγματική συχνότητα

v =ταχύτητα ηχητικού κύματος

vo =η ταχύτητα του παρατηρητή

vs =ταχύτητα της πηγής

Συμπέρασμα

Τα ηχητικά κύματα χαρακτηρίζονται από την κίνηση σωματιδίων μέσα στο μέσο, ​​τα οποία είναι γνωστά ως μηχανικά κύματα. Ο ήχος δεν μπορεί να κινηθεί μέσα από το κενό επειδή δεν υπάρχουν σωματίδια για δόνηση. Το αέριο είναι το πιο κοινό μέσο μέσω των ταξιδιών ήχου. Ενώ ένα δονούμενο αντικείμενο κινείται εκ των προτέρων, σπρώχνει και συμπιέζει το αέριο στο μπροστινό μέρος του, δημιουργώντας μια θέση άμετρης πίεσης.