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. Ang tunog ay naglalakbay nang mas mabilis sa pamamagitan ng 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 pangangaso ng mga balyena, gaya ng mga beluga whale, ay gumagawa ng mga acoustic click na katulad ng ginawa ng mga 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.

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 dumaan 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 kontrol at stalling ng sasakyang panghimpapawid sa isang tailspin. 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, ang mga sound wave ay hindi maaaring magpalaganap, dahil wala doon upang manginig. 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.

Marahil marami sa inyo ang nakarinig tungkol sa isang konsepto tulad ng bilis ng tunog. Sana maintindihan ng karamihan sa inyo kung ano ito. At kahit na hindi, malalaman natin ito ngayon.

Ano ang bilis?

Una, kailangan mong maunawaan iyon bilis ay isang pisikal na dami na nagpapakita kung gaano kalayo ang isang katawan ay maaaring maglakbay sa bawat yunit ng oras. Mula sa kahulugan na ito, sumusunod na ang isang kotse na gumagalaw sa bilis na 70 km / h, sa 99% ng mga kaso, ay maaaring maglakbay ng 70 kilometro sa isang clockwise revolution (iyon ay, sa isang oras). Sa 1% ng mga kaso, babawasan namin ang katotohanang maaari itong masira sa kalsada o magwawakas ang kalsada. Maaliwalas ang sasakyan. Sa halip na kotse, maaari kang kumuha ng iba pang mga bagay: tumatakbo ang isang tao, lumilipad ang bato, tumatalon ang jerboa, atbp. Ang lahat ng mga katawan na ito ay mga tunay na bagay na makikita at mahawakan pa. Ngunit ang tunog ay hindi isang bato o isang eroplano, saan ito kumukuha ng bilis nito?

Ang konsepto ay binubuo ng dalawang salita. Nakipag-ayos na kami sa una. Ngayon lumipat tayo sa pangalawa. Ano ang tunog?

Tunog ay kung ano ang maaari naming marinig, iyon ay, ito pisikal na kababalaghan. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari bilang resulta ng pagkalat sound wave sa solid, likido o gas na media. Ang sound wave ay halos kapareho sa isang ordinaryong alon ng dagat, na nakita ng lahat nang live o sa TV (hindi para sa wala na tinawag silang pareho - kumaway). Ngunit mas tumpak, maaari mong isipin ang isang sound wave bilang mga bilog sa tubig na lumilitaw pagkatapos maghagis ng isang maliit na bato. Pagkatapos ng lahat, ang tunog ay naglalakbay nang pantay sa lahat ng direksyon! Pag sumigaw ka sa isang basong tubig, dadalhin ka sa baliw makikita mo ang tunog!!! Sa anyo ng mga bilog sa ibabaw ng tubig.

Yan ay sound wave- ito ay mahalagang panginginig ng boses ng mga atomo ng daluyan kung saan ang tunog ay nagpapalaganap. Ito ang dahilan kung bakit nanginginig ang mga bintana dahil sa malakas na musika.

Ngayon alam na natin kung ano ang bilis at kung ano ang tunog, kaya't pagsama-samahin natin ang mga konseptong ito!

Ang bilis ng tunog ay isang halaga na nagpapakita kung gaano kalayo ang isang sound wave ay maaaring maglakbay sa bawat yunit ng oras.

Tulad ng naisip na natin, para gumalaw ang isang sound wave, kinakailangan (hangin, tubig, isang solidong katawan) na mag-vibrate. Ito ang dahilan kung bakit walang tunog sa kalawakan! Dahil walang mga atom doon (halos wala, kakaunti, ngunit kakaunti)! At ang pinaka-kagiliw-giliw na bagay ay ang tunog ay naglalakbay sa hangin sa bilis na 340 m / s, sa tubig sa bilis na 1500 m / s, at sa mga solido sa bilis na 3000-6000 m / s. Hindi ito nakakagulat, dahil mas maliit ang distansya sa pagitan ng mga atomo, mas mabilis ang paglalakbay ng tunog.

Gumamit ng relo ang tagamasid upang tandaan ang oras na lumipas sa pagitan ng paglitaw ng flash at ang sandali kung kailan narinig ang tunog. Ang oras na kinuha ng liwanag upang maglakbay sa layo na ito ay napabayaan. Upang maalis ang impluwensya ng hangin hangga't maaari, mayroong isang kanyon at isang tagamasid sa bawat panig, at ang bawat kanyon ay nagpaputok ng humigit-kumulang sa parehong oras.

Ang average na halaga ng dalawang pagsukat ng oras ay kinuha, at batay dito. Ito ay naging tinatayang katumbas ng 340 ms -1. Ang malaking kawalan ng pamamaraang ito ng pagsukat ay ang baril ay hindi palaging nasa kamay!

Maraming mga pagsusulit ang naglalarawan ng katulad na pamamaraan. Ang isang estudyante ay nakatayo sa isang gilid ng football field na may panimulang pistola, at ang isa naman ay nakatayo sa kabilang panig na may stopwatch. Ang distansya sa pagitan ng mga ito ay maingat na sinusukat sa isang panukalang tape. Sinisimulan ng mag-aaral ang stopwatch kapag nakita niya ang usok na nagmumula sa bariles at ititigil ito kapag narinig niya ang tunog. Ang parehong ay ginagawa kapag lumipat sila ng mga lugar upang mabayaran ang mga epekto ng hangin. Pagkatapos ay tinutukoy ang average na oras.

Dahil ang tunog ay naglalakbay sa 340 ms -1 , ang isang stopwatch ay malamang na hindi sapat na tumpak. Mas mainam na gumana sa mga centisecond o millisecond.

Pagsukat ng bilis ng tunog gamit ang echo

Kapag ang isang maikling matalas na tunog, tulad ng isang palakpak, ay ginawa, ang wave impulse ay maaaring maipakita ng isang malaking balakid, tulad ng isang pader, at marinig ng isang nagmamasid. Ang sinasalamin na salpok na ito ay tinatawag na echo. Isipin natin na ang isang tao ay nakatayo sa layo na 50 m mula sa dingding at nagpalakpak. Kapag narinig ang echo, ang tunog ay naglakbay nang 100 m. Ang pagsukat sa pagitan na ito gamit ang isang stopwatch ay hindi masyadong tumpak. Gayunpaman, kung ang pangalawang tao ay may hawak na stopwatch at ang una ay pumapalakpak, pagkatapos ay ang oras para sa Malaking numero ang mga tunog ng echo ay maaaring makuha nang may makatwirang katumpakan.

Ipagpalagay na ang distansya kung saan ang pumapalakpak ay nasa harap ng dingding ay 50 m, at ang pagitan ng oras sa pagitan ng una at isang daan at unang pumalakpak ay 30 s, kung gayon:

bilis ng tunog= distansyang nilakbay / oras ng isang palakpak = 100m: 30 / 100 s = 333 ms -1

Pagsukat ng bilis ng tunog gamit ang isang oscilloscope

Ang isang mas sopistikadong paraan upang direktang sukatin ang bilis ng tunog ay ang paggamit ng oscilloscope. Ang loudspeaker ay nagpapalabas ng mga pulso sa mga regular na pagitan, at sila ay naitala ng isang cathode ray oscilloscope (tingnan ang figure). Kapag ang isang pulso ay natanggap ng mikropono, ito rin ay ire-record ng oscilloscope. Kung ang mga katangian ng timing ng oscilloscope ay kilala, ang agwat ng oras sa pagitan ng dalawang pulso ay matatagpuan.

Ang distansya sa pagitan ng loudspeaker at mikropono ay sinusukat. Ang bilis ng tunog ay matatagpuan gamit ang formula bilis = distansya / oras.

Bilis ng tunog sa iba't ibang media

Ang bilis ng tunog ay mas mataas sa mga solido kaysa sa mga likido at mas mataas sa mga likido kaysa sa mga gas. Ang mga nakaraang eksperimento sa Lake Geneva ay nagpakita na ang bilis ng tunog sa tubig ay mas mataas kaysa sa hangin. SA sariwang tubig ang bilis ng tunog ay 1410 ms -1, in tubig dagat- 1540 ms -1 . Sa bakal, ang bilis ng tunog ay humigit-kumulang 5000 ms -1.

Sa pamamagitan ng pagpapadala ng mga sound signal at pagpuna sa agwat ng oras bago ang pagdating ng sinasalamin na signal (echo), posibleng matukoy ang lalim ng dagat at ang lokasyon ng mga paaralan ng isda. Sa panahon ng digmaan, ang mga high-frequency sounder ay ginamit upang makita ang mga minahan. Ginagamit ng paniki sa paglipad espesyal na hugis echo signal upang makita ang mga hadlang. Bat naglalabas ng high-frequency na tunog na sinasalamin mula sa isang bagay sa dinadaanan nito. Naririnig ng mouse ang echo, hinahanap ang bagay at iniiwasan ito.

Ang bilis ng tunog sa hangin ay nakasalalay sa mga kondisyon ng atmospera. Ang bilis ng tunog ay proporsyonal parisukat na ugat mula sa quotient ng presyon na hinati sa density. Ang mga pagbabago sa presyon ay hindi nakakaapekto sa bilis ng tunog sa hangin. Ito ay dahil ang pagtaas ng presyon ay nangangailangan ng kaukulang pagtaas ng density at ang ratio ng presyon sa density ay nananatiling pare-pareho.

Ang bilis ng tunog sa hangin (tulad ng sa anumang gas) ay apektado ng mga pagbabago sa temperatura. Ang mga batas para sa mga gas ay nagpapahiwatig na ang ratio ng presyon sa density ay proporsyonal sa . Kaya, ang bilis ng tunog ay proporsyonal sa √T. Mas madaling masira ang sound barrier matataas na lugar mas mababa kasi ang temperature doon.

Ang bilis ng tunog ay apektado ng mga pagbabago sa halumigmig. Ang density ng singaw ng tubig ay mas mababa kaysa sa density ng tuyong hangin sa parehong presyon. Sa gabi, kapag tumataas ang halumigmig, ang tunog ay naglalakbay nang mas mabilis. Mas malinaw na maririnig ang mga tunog sa isang tahimik at maulap na gabi.

Ito ay bahagyang dahil sa tumaas na halumigmig, at bahagyang dahil sa mga kondisyong ito ay kadalasang mayroong pagbabaligtad ng temperatura, kung saan ang mga tunog ay na-refracted sa paraang hindi sila nawawala.

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 isang pisikal na kababalaghan na nagdudulot ng 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 methane - 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 na tubig dagat, habang tumataas ang temperatura, lalim at kaasinan, tataas 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.