Karamihan sa mga tao ay lubos na nauunawaan kung ano ang tunog. Ito ay nauugnay sa pandinig at nauugnay sa pisyolohikal at sikolohikal na proseso. Pinoproseso ng utak ang mga sensasyon na dumarating sa mga organo ng pandinig. Ang bilis ng tunog ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan.
Mga tunog na nakikilala ng mga tao
Sa pangkalahatang kahulugan ng salita, ang tunog ay pisikal na kababalaghan, na nagdudulot ng mga epekto sa mga organo ng pandinig. Mayroon itong anyo ng mga longitudinal wave na may iba't ibang frequency. Naririnig ng mga tao ang tunog na ang dalas ay mula 16-20,000 Hz. Ang mga nababanat na longitudinal wave na ito, na nagpapalaganap hindi lamang sa hangin, kundi pati na rin sa iba pang media, na umaabot sa tainga ng tao, ay nagdudulot ng mga sound sensation. Hindi lahat maririnig ng mga tao. Ang mga elastic wave na may dalas na mas mababa sa 16 Hz ay tinatawag na infrasound, at ang mga mas mataas sa 20,000 Hz ay tinatawag na ultrasound. Hindi sila marinig ng tainga ng tao.
Mga katangian ng tunog
Mayroong dalawang pangunahing katangian ng tunog: lakas ng tunog at pitch. Ang una sa kanila ay nauugnay sa intensity ng nababanat na sound wave. May isa pang mahalagang tagapagpahiwatig. Ang pisikal na dami na nagpapakilala sa taas ay ang dalas ng oscillation ng nababanat na alon. Sa kasong ito, nalalapat ang isang panuntunan: mas malaki ito, mas mataas ang tunog, at kabaliktaran. Ang isa pang mahalagang katangian ay ang bilis ng tunog. Nag-iiba ito sa iba't ibang kapaligiran. Kinakatawan nito ang bilis ng pagpapalaganap ng mga nababanat na sound wave. Sa isang gas na kapaligiran ang figure na ito ay magiging mas mababa kaysa sa mga likido. Ang bilis ng tunog sa solids ay ang pinakamataas. Bukod dito, para sa mga longitudinal na alon ay palaging mas malaki kaysa sa mga nakahalang.
Bilis ng pagpapalaganap ng mga sound wave
Ang tagapagpahiwatig na ito ay nakasalalay sa density ng daluyan at pagkalastiko nito. Sa gaseous media ito ay apektado ng temperatura ng substance. Bilang isang patakaran, ang bilis ng tunog ay hindi nakasalalay sa amplitude at dalas ng alon. SA sa mga bihirang kaso Kapag may impluwensya ang mga katangiang ito, pinag-uusapan natin ang tinatawag na dispersion. Ang bilis ng tunog sa mga singaw o gas ay mula 150-1000 m/s. Sa likidong media ito ay 750-2000 m/s, at sa mga solidong materyales - 2000-6500 m/s. SA normal na kondisyon ang bilis ng tunog sa hangin ay umaabot sa 331 m/s. Sa ordinaryong tubig - 1500 m/s.
Bilis ng sound wave sa iba't ibang kemikal na media
Ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog sa iba't ibang kemikal na kapaligiran iba. Kaya, sa nitrogen ito ay 334 m/s, sa hangin - 331, sa acetylene - 327, sa ammonia - 415, sa hydrogen - 1284, sa mitein - 430, sa oxygen - 316, sa helium - 965, sa carbon monoxide- 338, sa carbon dioxide - 259, sa chlorine - 206 m/s. Ang bilis ng sound wave sa gaseous media ay tumataas sa pagtaas ng temperatura (T) at presyon. Sa mga likido, madalas itong bumababa habang ang T ay tumataas ng ilang metro bawat segundo. Bilis ng tunog (m/s) sa likidong media (sa temperatura na 20°C):
Tubig - 1490;
Ethyl alcohol - 1180;
Benzene - 1324;
Mercury - 1453;
Carbon tetrachloride - 920;
Glycerin - 1923.
Ang tanging pagbubukod sa panuntunan sa itaas ay tubig, kung saan ang bilis ng tunog ay tumataas sa pagtaas ng temperatura. Naabot nito ang pinakamataas kapag ang likidong ito ay pinainit hanggang 74°C. Sa karagdagang pagtaas ng temperatura, bumababa ang bilis ng tunog. Habang tumataas ang presyon, tataas ito ng 0.01%/1 Atm. Sa maalat tubig dagat Habang tumataas ang temperatura, lalim at kaasinan, tataas din ang bilis ng tunog. Sa ibang mga kapaligiran, iba ang pagbabago ng indicator na ito. Kaya, sa isang pinaghalong likido at gas, ang bilis ng tunog ay nakasalalay sa konsentrasyon ng mga bahagi nito. Sa isang isotopic solid, ito ay tinutukoy ng density at elastic moduli nito. Ang mga transverse (shear) at longitudinal elastic wave ay kumakalat sa hindi nakakulong na siksik na media. Bilis ng tunog (m/s) sa solids (paayon/transverse waves):
Salamin - 3460-4800/2380-2560;
Fused quartz - 5970/3762;
Kongkreto - 4200-5300/1100-1121;
Sink - 4170-4200/2440;
Teflon - 1340/*;
Bakal - 5835-5950/*;
Ginto - 3200-3240/1200;
Aluminyo - 6320/3190;
Pilak - 3660-3700/1600-1690;
Tanso - 4600/2080;
Nikel - 5630/2960.
Sa ferromagnets, ang bilis ng sound wave ay nakasalalay sa lakas ng magnetic field. Sa mga solong kristal, ang bilis ng sound wave (m/s) ay nakasalalay sa direksyon ng pagpapalaganap nito:
- ruby (paayon na alon) - 11240;
- cadmium sulfide (paayon/nakahalang) - 3580/4500;
- lithium niobate (paayon) - 7330.
Ang bilis ng tunog sa isang vacuum ay 0, dahil hindi ito kumakalat sa gayong daluyan.
Pagpapasiya ng bilis ng tunog
Lahat ng may kaugnayan sa sound signal ay interesado sa ating mga ninuno libu-libong taon na ang nakalilipas. Halos lahat ng mga natitirang siyentipiko ay nagtrabaho upang matukoy ang kakanyahan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. sinaunang mundo. Kahit na ang mga sinaunang matematiko ay itinatag na ang tunog ay sanhi ng mga oscillatory na paggalaw ng katawan. Isinulat ito nina Euclid at Ptolemy. Itinatag ni Aristotle na ang bilis ng tunog ay may hangganan na halaga. Ang mga unang pagtatangka upang matukoy ang tagapagpahiwatig na ito ay ginawa ni F. Bacon noong ika-17 siglo. Sinubukan niyang itatag ang bilis sa pamamagitan ng paghahambing ng mga agwat ng oras sa pagitan ng tunog ng putok ng baril at ng flash ng liwanag. Batay sa pamamaraang ito, unang tinukoy ng isang pangkat ng mga pisiko sa Paris Academy of Sciences ang bilis ng isang sound wave. SA iba't ibang kondisyon eksperimento ito ay 350-390 m/s. Ang teoretikal na katwiran ng bilis ng tunog ay unang isinasaalang-alang ni I. Newton sa kanyang "Mga Prinsipyo". Natukoy ng P.S. nang tama ang tagapagpahiwatig na ito. Laplace.
Mga formula ng bilis ng tunog
Para sa gaseous media at mga likido kung saan ang tunog ay kumakalat, bilang isang panuntunan, nang adiabatically, ang pagbabago ng temperatura na nauugnay sa pag-igting at compression sa isang longitudinal wave ay hindi maaaring mabilis na mapantayan sa loob ng maikling panahon. Malinaw, ang tagapagpahiwatig na ito ay naiimpluwensyahan ng ilang mga kadahilanan. Ang bilis ng isang sound wave sa isang homogenous na gas na medium o likido ay tinutukoy ng sumusunod na formula:
kung saan ang β ay adiabatic compressibility, ρ ay ang density ng medium.
Sa mga partial derivatives, ang dami na ito ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:
c 2 = -υ 2 (δρ/δυ) S = -υ 2 Cp/Cυ (δρ/δυ) T,
kung saan ρ, T, υ - ang presyon ng daluyan, temperatura nito at tiyak na dami; S - entropy; Cp - isobaric na kapasidad ng init; Cυ - isochoric na kapasidad ng init. Para sa gas media ang formula na ito ay magiging ganito:
c 2 = ζkT/m= ζRt/M = ζR(t + 273.15)/M = ά 2 T,
kung saan ang ζ ay ang adiabatic na halaga: 4/3 para sa polyatomic gases, 5/3 para sa monatomic gases, 7/5 para sa diatomic gases (hangin); R - pare-pareho ng gas (unibersal); T - ganap na temperatura, sinusukat sa kelvins; k ay ang pare-pareho ng Boltzmann; t - temperatura sa °C; M- molar mass; m - molekular na timbang; ά 2 = ζR/ M.
Pagpapasiya ng bilis ng tunog sa isang solid
Sa isang solidong katawan na homogenous, mayroong dalawang uri ng mga alon na naiiba sa polarization ng mga vibrations na may kaugnayan sa direksyon ng kanilang pagpapalaganap: transverse (S) at longitudinal (P). Ang bilis ng una (C S) ay palaging mas mababa kaysa sa pangalawa (C P):
C P 2 = (K + 4/3G)/ρ = E(1 - v)/(1 + v)(1-2v)ρ;
C S 2 = G/ρ = E/2(1 + v)ρ,
kung saan K, E, G - compression, Young, shear moduli; v - Poisson's ratio. Kapag kinakalkula ang bilis ng tunog sa isang solid, ginagamit ang adiabatic elastic moduli.
Bilis ng tunog sa multiphase media
Sa multiphase media, dahil sa hindi nababanat na pagsipsip ng enerhiya, ang bilis ng tunog ay direktang nakasalalay sa dalas ng panginginig ng boses. Sa isang two-phase porous medium, ito ay kinakalkula gamit ang Bio-Nikolaevsky equation.
Konklusyon
Ang pagsukat ng bilis ng sound wave ay ginagamit upang matukoy ang iba't ibang katangian ng mga substance, tulad ng modulus of elasticity ng solid, ang compressibility ng mga likido at gas. Ang isang sensitibong paraan para sa pag-detect ng mga impurities ay ang pagsukat ng maliliit na pagbabago sa bilis ng sound wave. Sa solids, ang pagbabagu-bago ng indicator na ito ay nagpapahintulot sa isa na pag-aralan ang band structure ng semiconductors. Ang bilis ng tunog ay isang napakahalagang dami, ang pagsukat nito ay nagbibigay-daan sa atin na matuto ng marami tungkol sa iba't ibang uri ng media, katawan at iba pang mga bagay. siyentipikong pananaliksik. Kung walang kakayahang matukoy ito, maraming mga natuklasang siyentipiko ang magiging imposible.
Kung mas mainit ang tubig, mas mabilis ang bilis ng tunog. Kapag sumisid mas malalim tumataas din ang bilis ng tunog sa tubig. Ang Kilometers per hour (km/h) ay isang non-system unit ng speed measurement.
At noong 1996, ang unang bersyon ng site na may mga instant na kalkulasyon ay inilunsad. Mayroon na sa mga sinaunang may-akda mayroong isang indikasyon na ang tunog ay sanhi ng oscillatory na paggalaw ng katawan (Ptolemy, Euclid). Sinabi ni Aristotle na ang bilis ng tunog ay may hangganan na halaga, at wastong naiisip ang likas na katangian ng tunog.
Bilis ng tunog sa mga gas at singaw
Sa multiphase media, dahil sa mga phenomena ng hindi nababanat na pagsipsip ng enerhiya, ang bilis ng tunog, sa pangkalahatan, ay nakasalalay sa dalas ng oscillation (iyon ay, ang velocity dispersion ay sinusunod). Halimbawa, ang pagtatantya ng bilis ng mga nababanat na alon sa isang two-phase porous medium ay maaaring isagawa gamit ang mga equation ng Bio-Nikolaevsky theory. Kapag sapat na mataas na frequency(sa itaas ng dalas ng Biot) sa naturang daluyan hindi lamang ang mga longitudinal at transverse wave ay lumitaw, kundi pati na rin ang isang longitudinal wave ng pangalawang uri.
SA malinis na tubig ang bilis ng tunog ay humigit-kumulang 1500 m/s (tingnan ang Colladon-Sturm experiment) at tumataas sa pagtaas ng temperatura. Ang isang bagay na gumagalaw sa bilis na 1 km/h ay bumibiyahe ng isang kilometro sa loob ng isang oras. Kung hindi mo mahanap ang iyong sarili sa listahan ng mga supplier, mapansin ang isang error, o may karagdagang numerical data para sa mga kasamahan sa paksa, mangyaring ipaalam sa amin.
Ang impormasyong ipinakita sa site ay hindi opisyal at ibinibigay para sa mga layuning pang-impormasyon lamang. Sa lupa, ang pagpasa ng shock wave ay nakikita bilang isang putok, katulad ng tunog ng isang putok ng baril. Ang pagkakaroon ng lumampas sa bilis ng tunog, ang eroplano ay dumadaan sa lugar na ito ng tumaas na density ng hangin, na parang tinutusok ito - sinira ang sound barrier. Sa mahabang panahon ang paglabag sa sound barrier ay tila isang seryosong problema sa pag-unlad ng aviation.
flight Mach numero M(∞), bahagyang lumampas kritikal na numero M*. Ang dahilan ay sa mga numerong M(∞) > M* nangyayari ang isang krisis sa alon, na sinamahan ng paglitaw ng paglaban ng alon. 1) mga pintuan sa mga kuta.
Bakit madilim sa kalawakan? Totoo bang nahuhulog ang mga bituin? Ang bilis na ang bilang ng Mach ay lumampas sa 5 ay tinatawag na hypersonic. Ang supersonic na bilis ay ang bilis ng paggalaw ng isang katawan (gas flow) na lumalampas sa bilis ng tunog sa ilalim ng magkatulad na mga kondisyon.
Tingnan kung ano ang "SUPERSONIC SPEED" sa iba pang mga diksyunaryo:
Ang tunog ay naglalakbay nang mas mabilis sa mga solido kaysa sa tubig o hangin. Ang isang alon ay, sa isang kahulugan, ang paggalaw ng isang bagay na kumakalat sa kalawakan. Ang alon ay isang proseso ng paggalaw sa espasyo ng pagbabago ng estado. Isipin natin kung paano nagpapalaganap ang mga sound wave sa kalawakan. Ang mga layer na ito ay naka-compress, na muli ay lumilikha labis na presyon, na nakakaapekto sa mga kalapit na layer ng hangin.
Ang phenomenon na ito ay ginagamit sa ultrasonic flaw detection ng mga metal. Ipinapakita ng talahanayan na habang bumababa ang wavelength, bumababa ang laki ng mga depekto sa metal (mga cavity, foreign inclusions) na maaaring makita ng ultrasound beam.
Ang katotohanan ay na kapag gumagalaw sa bilis ng paglipad sa itaas 450 km/h, ang wave drag ay nagsisimulang idagdag sa karaniwang air resistance, na proporsyonal sa parisukat ng bilis. Ang wave drag ay tumataas nang husto habang ang bilis ng sasakyang panghimpapawid ay lumalapit sa bilis ng tunog, ilang beses na mas mataas kaysa sa drag na nauugnay sa friction at pagbuo ng mga vortices.
Ano ang bilis ng tunog?
Bilang karagdagan sa bilis, ang paglaban ng alon ay direktang nakasalalay sa hugis ng katawan. Kaya, kapansin-pansing binabawasan ng swept wing ang wave drag. Ang karagdagang pagtaas sa anggulo ng pag-atake sa panahon ng pagmamaniobra ay humahantong sa pagkalat ng stall sa buong pakpak, pagkawala ng controllability at stalling ng sasakyang panghimpapawid. Ang isang forward-swept wing ay bahagyang libre sa disbentaha na ito.
Kapag lumilikha ng isang forward-swept wing, ang mga kumplikadong problema ay lumitaw, lalo na nauugnay sa nababanat na positibong pagkakaiba-iba (o sa simpleng pag-twist at kasunod na pagkasira ng pakpak). Ang mga pakpak na gawa sa aluminyo at maging ang mga haluang metal na hinipan sa pamamagitan ng mga supersonic na tubo ay nawasak. Ito ay hindi hanggang sa 1980s na ang mga pinagsama-samang materyales ay lumitaw na maaaring labanan ang pag-twist sa pamamagitan ng paggamit ng mga paikot-ikot na espesyal na nakatuon sa mga carbon fiber.
Para lumaganap ang tunog, kinakailangan ang isang nababanat na daluyan. Sa isang vacuum mga sound wave hindi sila maaaring kumalat, dahil wala doon upang magbago. Sa temperatura na 20 °C ito ay katumbas ng 343 m/s, ibig sabihin, 1235 km/h. Tandaan na sa halagang ito ay bumababa ang bilis ng isang bala mula sa isang Kalashnikov assault rifle sa layo na 800 m.
Sa iba't ibang mga gas, ang tunog ay naglalakbay kasama ng sa iba't ibang bilis. Ilagay ang halaga na gusto mong i-convert (bilis ng tunog sa hangin). Sa mga rehiyon makabagong teknolohiya at ang nakakagawa ng lahat ay mabilis na nanalo sa negosyo.
BILIS NG TUNOG- bilis ng pagpapalaganap ng isang nababanat na alon sa daluyan. Natutukoy sa pamamagitan ng pagkalastiko at density ng daluyan. Para sa pagtakbo nang hindi nagbabago ang hugis nang may bilis Sa sa direksyon ng axis X, presyon ng tunog R maaaring katawanin sa anyo p = p(x - - ct), Saan t- oras. Para sa pagkakatugma ng eroplano, ang mga alon sa isang medium na walang dispersion at SZ. ipinahayag sa mga tuntunin ng dalas w at k Floy c = w/k. Sa bilis Sa ang harmonic phase ay nagpapalaganap. mga alon, kaya Sa tinawag pati na rin ang phase S. z. Sa media kung saan nagbabago ang hugis ng isang arbitrary wave sa panahon ng pagpapalaganap, harmonic. ang mga alon gayunpaman ay nagpapanatili ng kanilang hugis, ngunit ang bilis ng phase ay lumalabas na naiiba para sa iba't ibang mga frequency, i.e. pagpapakalat ng tunog.Sa mga kasong ito ay ginagamit din ang konsepto bilis ng pangkat. Sa malalaking amplitude, lumilitaw ang mga nonlinear na epekto (tingnan. Nonlinear acoustics), na humahantong sa isang pagbabago sa anumang mga alon, kabilang ang mga harmonic: ang bilis ng pagpapalaganap ng bawat punto ng profile ng alon ay nakasalalay sa presyon sa puntong ito, na tumataas sa pagtaas ng presyon, na humahantong sa pagbaluktot ng hugis ng alon.
Bilis ng tunog sa mga gas at likido. Sa mga gas at likido, ang tunog ay nagpapalaganap sa anyo ng volumetric compression-discharge waves. Kung ang proseso ng pagpapalaganap ay nangyayari nang adiabatically (na, bilang panuntunan, ay ang kaso), ibig sabihin, ang pagbabago sa temperatura sa sound wave ay walang oras na mag-level out kahit na pagkatapos 1 / 2
, panahon ang init mula sa pinainit (naka-compress) na mga lugar ay walang oras upang lumipat sa malamig (rarefied) na mga lugar, pagkatapos ay S. z. katumbas ng 
, Saan R ay ang presyon sa sangkap, ang density nito, at ang index s ay nagpapakita na ang derivative ay kinuha sa pare-parehong entropy. Itong S. z. tinawag adiabatic. Expression para sa S. z. maaari ding isulat sa isa sa mga sumusunod na anyo:
saan SA impiyerno - adiabatic. modulus ng pare-parehong compression ng matter, - adiabatic. compressibility, 
- isothermal compressibility, = - ang ratio ng mga kapasidad ng init sa pare-pareho ang presyon at dami.
Sa bounded solids, bilang karagdagan sa longitudinal at transverse waves, may iba pang mga uri ng waves. Kaya, kasama ang libreng ibabaw ng isang solidong katawan o kasama ang hangganan nito sa isa pang daluyan, sila ay nagpapalaganap ibabaw acoustic waves, ang bilis naman mas kaunting bilis katangian ng body wave ng isang materyal. Para sa mga plates, rods at iba pang solid acoustic materials. Ang mga waveguide ay katangian normal na alon Ang bilis ng kung saan ay tinutukoy hindi lamang ng mga katangian ng sangkap, kundi pati na rin ng geometry ng katawan. Kaya, halimbawa, S. z. para sa isang longitudinal wave sa isang baras na may st, ang mga nakahalang na sukat nito ay mas maliit kaysa sa wavelength ng tunog, naiiba sa S. z. sa isang walang limitasyong kapaligiran kasama ang l(Talahanayan 3): 
Mga pamamaraan para sa pagsukat ng S.z. maaaring nahahati sa resonant, interferometric, pulsed at optical (tingnan. Diffraction ng liwanag sa pamamagitan ng ultrasound).Naib. Ang katumpakan ng pagsukat ay nakakamit gamit ang mga pamamaraan ng pulse-phase. Sa mata Ginagawang posible ng mga pamamaraan na sukatin ang S. z. sa mga hypersonic na frequency (hanggang 10 11 -10 12 Hz). Katumpakan abs. mga sukat S. z. sa pinakamahusay na kagamitan approx. 10 -3%, habang ang katumpakan ay kamag-anak. mga sukat ng pagkakasunud-sunod ng 10 -5% (halimbawa, kapag pinag-aaralan ang pag-asa Sa sa temperatura o magnetic field o ang konsentrasyon ng mga impurities o depekto).
Mga sukat ng S. z. ay ginagamit upang tukuyin ang maramihan. mga katangian ng bagay, tulad ng ratio ng mga kapasidad ng init para sa mga gas, compressibility ng mga gas at likido, elastic moduli ng solids, Debye temperature, atbp. (tingnan. Molecular acoustics). Pagpapasiya ng maliliit na pagbabago sa S. z. ay sensitibo. paraan ng pag-aayos ng mga impurities sa mga gas at likido. Sa solids, ang pagsukat ng S. z. at ang pag-asa nito sa iba't-ibang Ang mga kadahilanan (temperatura, magnetic field, atbp.) ay nagpapahintulot sa iyo na pag-aralan ang istraktura ng bagay: ang istraktura ng banda ng mga semiconductors, ang istraktura ng ibabaw ng Fermi sa mga metal, atbp.
Lit.: Landau L. D., L i f sh i c E. M., Theory of Elasticity, 4th ed., M., 1987; kanila, Hydrodynamics, ika-4 na ed., M., 1988; Bergman L., at ang aplikasyon nito sa agham at teknolohiya, trans. mula sa German, 2nd ed., M., 1957; Mikhailov I. G., Solovyov V. A., Syrnikov Yu. P., Fundamentals of molecular acoustics, M., 1964; Mga talahanayan para sa pagkalkula ng bilis ng tunog sa tubig dagat, L., 1965; Pisikal na acoustics, ed. W. Mason, trans. mula sa English, tomo 1, bahagi A, M., 1966, ch. 4; t. 4, bahagi B, M., 1970, ch. 7; Kolesnikov A.E., Ultrasonic measurements, 2nd ed., M., 1982; T r u e l l R., E l b a u m Ch., Ch i k B., Ultrasonic na pamamaraan sa solid state physics, trans. mula sa English, M., 1972; Acoustic crystals, ed. M. P. Shaskolskoy, M., 1982; Krasilnikov V.A., Krylov V.V., Panimula sa pisikal na acoustics, M., 1984. A. L. Polyakova.
Para sa marami, kahit na mga taon pagkatapos ng pagtatapos sa paaralan, nananatiling hindi alam kung ano ang aktwal na bilis ng tunog sa hangin. Ang ilan ay hindi nakinig nang mabuti sa guro, habang ang iba ay hindi lubos na nauunawaan ang materyal na iniharap. Well, siguro oras na para punan ang gap ng kaalaman na ito. Ngayon hindi lamang namin ipahiwatig ang mga "tuyo" na numero, ngunit ipapaliwanag ang mismong mekanismo na tumutukoy sa bilis ng tunog sa hangin.
Tulad ng alam mo, ang hangin ay isang koleksyon ng iba't ibang mga gas. Ang isang maliit na higit sa 78% ay nitrogen, halos 21% ay oxygen, ang natitira ay carbon dioxide at Samakatuwid, pag-uusapan natin ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog sa isang gas na kapaligiran.
Una, tukuyin natin ito. Tiyak na marami ang nakarinig ng pahayag na “sound waves” o “ tunog vibrations" Sa katunayan, halimbawa, ang diffuser ng isang sound-reproducing column ay nag-o-oscillate sa isang tiyak na dalas, na inuri Tulong pandinig parang tunog ng tao. Ang isa sa mga batas ng pisika ay nagsasaad na ang presyon sa mga gas at likido ay kumakalat nang walang pagbabago sa lahat ng direksyon. Kasunod nito sa perpektong kondisyon Ang bilis ng tunog sa mga gas ay pare-pareho. Siyempre, sa katotohanan mayroong isang natural na pagpapalambing. Kailangan mong tandaan ang tampok na ito, dahil ito ang nagpapaliwanag kung bakit maaaring magbago ang bilis. Ngunit lumihis kami ng kaunti mula dito pangunahing paksa. Kaya, kung ang tunog ay vibration, ano nga ba ang vibrating?
Ang anumang gas ay isang koleksyon ng mga atomo ng isang tiyak na pagsasaayos. Hindi tulad ng mga solido, mayroong isang medyo malaking distansya sa pagitan ng mga atomo sa kanila (kumpara, halimbawa, sa kristal na sala-sala ng mga metal). Ang isang pagkakatulad ay maaaring gawin sa mga gisantes na ibinahagi sa isang lalagyan na may mala-jelly na masa. Ang mga oscillations ay nagbibigay ng momentum sa kalapit na mga atom ng gas. Sila, sa turn, ay parang mga bola sa isang billiard table, "tinamaan" ang mga kalapit, at ang proseso ay nauulit. Ang bilis ng tunog sa hangin ay tiyak na tinutukoy ang intensity ng ugat sanhi ng salpok. Ngunit ito ay isang bahagi lamang. Ang mas siksik na mga atomo ng isang sangkap ay matatagpuan, mas mataas ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog sa loob nito. Halimbawa, ang bilis ng tunog sa hangin ay halos 10 beses na mas mababa kaysa sa monolitikong granite. Ito ay napakadaling maunawaan: upang ang isang atom sa isang gas ay "maabot" ang kanyang kapitbahay at ilipat ang enerhiya ng momentum dito, kailangan nitong pagtagumpayan ang isang tiyak na distansya.
Bunga: sa pagtaas ng temperatura, ang bilis ng pagpapalaganap ng alon ay tumataas. Sa kabila ng sariling bilis ng mga atomo na mas mataas, sila ay gumagalaw nang magulo at mas madalas na nagbanggaan. Totoo rin na ang compressed gas ay nagsasagawa ng tunog nang mas mabilis, ngunit ang kampeon ay tunaw pa rin. Ang pagkalkula ng bilis ng tunog sa mga gas ay isinasaalang-alang ang paunang density, compressibility, temperatura at koepisyent (gas constant). Sa totoo lang, ang lahat ng ito ay sumusunod mula sa itaas.
Gayunpaman, ano ang bilis ng tunog sa hangin? Marami na ang nahulaan na imposibleng magbigay ng tiyak na sagot. Narito ang ilang pangunahing data:
Sa zero sa zero point (level ng dagat), ang bilis ng tunog ay humigit-kumulang 331 m/s;
Sa pamamagitan ng pagbabawas ng temperatura sa -20 degrees Celsius, maaari mong "pabagalin" ang mga sound wave sa 319 m/s, dahil sa una ang mga atomo sa kalawakan ay gumagalaw nang mas mabagal;
Ang pagtaas nito sa 500 degrees ay nagpapabilis sa pagpapalaganap ng tunog ng halos isa at kalahating beses - hanggang sa 550 m/s.
Gayunpaman, ang ibinigay na data ay tinatayang, dahil bilang karagdagan sa temperatura, ang kakayahan ng mga gas na magsagawa ng tunog ay apektado din ng presyon, pagsasaayos ng espasyo (isang silid na may mga bagay o isang bukas na lugar), kanilang sariling kadaliang kumilos, atbp.
Sa kasalukuyan, ang pag-aari ng atmospera upang magsagawa ng tunog ay aktibong pinag-aaralan. Halimbawa, ang isa sa mga proyekto ay ginagawang posible upang matukoy ang temperatura ng mga layer ng hangin sa pamamagitan ng pagtatala ng nakalarawan (echo).
Gaano kabilis ang paglalakbay ng tunog?
Ang bilis ng tunog ay depende sa medium kung saan ito naglalakbay. Kaya, gumagalaw ang tunog sa hangin sa bilis na 344 m/s. Gayunpaman, kung ang temperatura, presyon, at halumigmig ng hangin ay nag-iiba, kung gayon ang bilis ng tunog ay nagbabago. Sa pamamagitan ng isang likidong daluyan, tulad ng tubig, ang tunog ay naglalakbay sa bilis na humigit-kumulang 1500 m/s. Higit pa mas mabilis na tunog gumagalaw sa mga solido: 2500 m/s sa pamamagitan ng matitigas na plastik, 5000 m/s sa pamamagitan ng bakal at humigit-kumulang 6000 m/s sa pamamagitan ng ilang uri ng salamin.
Maaari bang tumalbog ang tunog sa mga bagay tulad ng ginagawa ng liwanag?
Ang mga sound wave ay sinasalamin mula sa matigas, makinis at patag na ibabaw (mga dingding, pintuan), tulad ng mga light wave mula sa salamin. Kung higit sa 0.1 s ang pumasa sa pagitan ng pagbabalik ng echo (o pagmuni-muni) at ang pagpapadala ng orihinal na tunog, maririnig natin ang mga ito bilang dalawa. hiwalay na tunog, ang sinasalamin na tunog ay tinatawag na echo. Kung ang pagkakaiba sa oras sa pagitan ng pagdating ng nasasalamin na echo at ng tunog na ipinadala ay mas maliit, pagkatapos ay pinaghalo ang mga ito. Na nagpapataas sa kabuuang tagal ng tunog. Ang phenomenon na ito ay kilala bilang reverberation.
Ang mga espesyal na silid na sumisipsip ng tunog ay ganap na natatakpan mula sa loob ng malambot na mga materyales ng isang tiyak na texture. Nakukuha ng mga dingding, kisame at sahig ang halos lahat ng enerhiya ng tunog, at walang repleksyon ng tunog alinman sa anyo ng echo o reverberation. Ang ganitong mga silid ay tinatawag na mga silid na tahimik: lahat ng mga tunog sa mga ito ay naka-muffle.
Ang mga pamamaril na balyena, gaya ng mga beluga whale, ay gumagawa ng mga acoustic click na katulad ng ipinadala ni paniki. Ang mga impulses na ito ay makikita bilang isang echo, na nagpapaalam sa balyena tungkol sa mga kalapit na bagay.
Sukatin natin ang tunog
Bilis ayon sa numero ng Mach
Ang ilang sasakyang panghimpapawid ay maaaring lumipad sa bilis na higit sa bilis ng tunog; sa sukat ng Mach ay tumutugma ito sa numerong M=1. Nabubuo ang isang compression wave sa paligid ng isang lumilipad na supersonic na sasakyang panghimpapawid, na naglalakbay sa anyo ng isang malakas at malalim na hampas na kilala bilang isang sonic boom (kapag nasira ng sasakyang panghimpapawid ang sound barrier). Ang epekto ay maaaring magbigay ng presensya ng isang nakaw na sasakyang panghimpapawid, ang B-2 bomber, kaya ang naturang sasakyang panghimpapawid ay karaniwang lumilipad sa bilis na bahagyang mas mababa kaysa sa Mach 1.
Ang bilis ng cruising ng B-2 ay humigit-kumulang 700 km/h.
Numero ng mach
Ang bilis ng tunog ay mailalarawan sa sukat ng Mach. Ang yunit ng pagsukat ay kinakatawan bilang isang paghahambing na bilang ng ratio ng bilis ng sasakyang panghimpapawid sa bilis ng tunog sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Ang numero ng Mach ay ipinangalan sa Austrian scientist na si Ernst Mach (1838-1916).
Ang bilis ng tunog sa hangin sa temperatura na 20 degrees at karaniwang presyon ng hangin sa antas ng dagat ay tumutugma sa humigit-kumulang 1238 km/h. Samakatuwid, ang isang bagay na gumagalaw nang kasing bilis ay may bilis na M = 1 sa mga numero ng Mach.
Napakataas sa ibabaw ng lupa, kung saan ang temperatura at presyon ng hangin ay mas mababa kaysa sa normal, ang bilis ng tunog ay 1062 km/h. Samakatuwid, ang Mach 1.5 doon ay tumutugma sa 1593 km/h.
Ang 10 dB ay ang pinakatahimik na tunog na naa-detect ng ating mga tainga, gaya ng pagkitik ng orasan.
20 dB – bulong
40 dB – mahinahong pag-uusap ng mga tao sa paligid
50 dB – telebisyon o radyo sa mid-range na hanay ng audio
60 dB - medyo malakas na pag-uusap
70 dB – mga gamit sa bahay: vacuum cleaner o home harvester
80 dB - tren na dumadaan sa istasyon
100 dB – napakaingay na makina o jackhammer para sa trabaho sa kalsada
120 dB – pag-alis ng jet plane
Sa decibel scale, ang bawat 10 dB gap ay kumakatawan sa 10-fold na pagtaas ng enerhiya. Halimbawa, ang 60 dB ay isang tunog na sampung beses na mas malakas kaysa sa 50 dB.
