Säkert många gånger har du sett att när det är en storm är det första att det finns ett ljus som är blixten och sedan kommer ljudet. Detta beror på Ljudets hastighet. Forskare har hittat den maximala hastighet med vilken ljud kan färdas genom luften. Inom fysiken är detta ganska viktigt. Du kan lära dig mer om detta fenomen i artikeln om Allt du behöver veta om blixt.
Därför kommer vi att ägna den här artikeln till att berätta allt du behöver veta om ljudets hastighet och hur det fortplantar sig.
Ljudets hastighet
Utbredningshastigheten för en ljudvåg beror på egenskaperna hos mediet som den utbreder sig i, inte på egenskaperna hos vågen eller kraften som producerar den. Denna utbredningshastighet av ljudvågor kallas även ljudets hastighet. I jordens atmosfär, temperaturen är 20ºC, vilket är 343 meter per sekund. Ljudets hastighet varierar med förökningsmediet och hur det sprider sig i mediet hjälper till att bättre förstå vissa egenskaper hos överföringsmediet. När temperaturen på förökningsmediet ändras kommer ljudets hastighet också att förändras. Detta beror på att en temperaturökning leder till en ökning av frekvensen av interaktioner mellan partiklar som bär vibrationer, vilket leder till en ökning av vågens hastighet.
Generellt sett är ljudhastigheten i fasta ämnen högre än i vätskor och ljudhastigheten i vätskor är högre än i gaser. Detta beror på att ju fastare materia, desto högre grad av kohesion av atombindningarna, vilket gynnar utbredningen av ljudvågor. Om du vill veta mer om detta ämne, kolla in vår artikel om ljudbarriären.
Ljudutbredningens hastighet beror huvudsakligen på elasticiteten hos mediet som sprider det. Elasticitet avser förmågan att återställa sin ursprungliga form.
Vad är ljud
Ljud är en tryckvåg som kan föröka sig genom luft genom kompression och depression. Ljudet som vi uppfattar omkring oss är inget annat än energi som genereras av vibrationer som sprider sig genom luften eller något annat medium, som kan tas emot och höras när det når det mänskliga örat. Vi vet att ljudet rör sig i form av vågor.
Vågor är vibrationsstörningar i mediet, som överför energi från en punkt till en annan utan direkt kontakt mellan dessa två punkter. Vi kan säga att vågen produceras av vibrationen av partiklarna i mediet genom vilket den passerar, det vill säga utbredningsprocessen som motsvarar den longitudinella förskjutningen (i utbredningsriktningen) av luftmolekylerna. Området med stor förskjutning visas i området där tryckförändringens amplitud är noll och vice versa.
Ljudet i en högtalare
Luft i ett rör med en högtalare i ena änden och stängd i den andra änden vibrerar i form av vågor. Statisk i längdriktningen. Egna vibrationssätt för rör med dessa egenskaper. Det motsvarar en sinusvåg, vars våglängd är sådan att det finns en punkt med noll amplitud. Avgasnoden i slutet av högtalaren och den slutna änden av röret, eftersom luften inte kan röra sig fritt på grund av högtalaren respektive rörlocket. I dessa noder har vi en maximal variation av trycket, en antinode eller mage, av den stående vågen.
Ljudets hastighet i olika medier
Ljudhastigheten varierar beroende på i vilket medium ljudvågen utbreder sig. Den förändras också med mediets temperatur. Detta beror på att en ökning av temperaturen orsakar en ökning av frekvensen av interaktioner mellan partiklar som bär vibrationer, och en ökning av denna aktivitet ökar hastigheten. Detta fenomen är direkt relaterat till ljudutbredning i rymden.
Till exempel, i snö, kan ljud resa långa sträckor. Detta beror på brytning under snö, vilket inte är ett homogent medium. Varje lager snö har en annan temperatur. De djupaste ställen som solen inte kan nå är kallare än ytan. I dessa svalare lager nära marken är ljudutbredningshastigheten långsammare.
Generellt sett är ljudets hastighet större i fasta ämnen än i vätskor och större i vätskor än i gaser. Detta beror på att ju högre sammanhållningen mellan atom- eller molekylbindningarna, desto starkare är ämnet. Ljudets hastighet i luft (vid en temperatur av 20 ° C) är 343,2 m / s.
Låt oss se ljudets hastighet i vissa medier:
- I luft, vid 0 ° C, rör sig ljudet med en hastighet av 331 m / s (för varje grad Celsius stiger temperaturen, ljudets hastighet ökar med 0,6 m / s).
- I vatten (vid 25 ° C) är det 1593 m / s.
- I vävnader är det 1540 m / s.
- I trä är det 3700 m / s.
- I betong är det 4000 m / s.
- I stål är det 6100 m / s.
- I aluminium är det 6400 m / s.
- I kadmium är det 12400 XNUMX m / s.
Utbredningshastigheten för tryckvågen är mycket viktig i studiet av resonansfenomenet i grenröret hos en kolvmotor och beror på miljöns egenskaper. Till exempel för gaser beror den förångade blandningen i insugningsröret eller de brända gaserna i avgasgrenröret på deras densitet och tryck. Det finns ett viktigt samband mellan ljudets hastighet och tryckgradienten.
Typer av förökande vågor
Det finns två typer av vågor: längsgående vågor och tvärgående vågor.
- Längsgående våg: Våg där partiklarna i ett medium vibrerar från ena sidan till den andra i samma riktning som vågen. Mediet kan vara fast, flytande eller gasformigt. Därför är ljudvågor längsgående vågor.
- Tvärgående våg: Våg där partiklarna i mediet vibrerar upp och ner "i rät vinkel" mot vågens rörelseriktning. Dessa vågor förekommer endast i fasta ämnen och vätskor, inte i gaser.
Men kom ihåg att vågor reser i alla riktningar, så det är lättare att tänka på dem som passerar genom en sfär.
Jag hoppas att du med denna information kan lära dig mer om ljudets hastighet och dess egenskaper.