Какова скорость звука
Содержание
- Сколько составляет скорость звука ?
- Звук
- Скорость звука в газах и парах. Скорость звука в жидкостях. Скорость звука металлах и сплавах. Скорость звука в воздухе при различной температуре. Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей. Диапазоны слышимых звуков.
- Сколько составляет скорость звука ?
- Скорость звука в металлах и сплавах (при t=20 oC)
- Скорость звука в воздухе при различной температуре
- Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей
- Скорость звука в различных твердых веществах (при t=20 oC)
- Длина звуковых и ультразвуковых волн в различных средах в зависимости от частоты колебаний
- Скорость звука в воздухе. Конвертер величин.
- Скорость звука в километрах в час. А вот чему равна скорость звука? Скорость транспортных средств
- Звук
- Скорость звука в газах и парах. Скорость звука в жидкостях. Скорость звука металлах и сплавах. Скорость звука в воздухе при различной температуре. Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей. Диапазоны слышимых звуков.
- Скорость звука в газах и парах
- Скорость звука в жидкостях
- Скорость звука в металлах и сплавах (при t=20 oC)
- Скорость звука в воздухе при различной температуре
- Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей
- Скорость звука в различных твердых веществах (при t=20 oC)
- Длина звуковых и ультразвуковых волн в различных средах в зависимости от частоты колебаний
- Звук
- Скорость звука в газах и парах. Скорость звука в жидкостях. Скорость звука металлах и сплавах. Скорость звука в воздухе при различной температуре.
- Какова скорость звука?
- Скорость звука в газах и парах
- Скорость звука в жидкостях
- Скорость звука в металлах и сплавах (при t=20 oC)
- Скорость звука в воздухе при различной температуре
- Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей
- Скорость звука в различных твердых веществах (при t=20 oC)
- Длина звуковых и ультразвуковых волн в различных средах в зависимости от частоты колебаний
- Скорость звука в воздухе в километр в час
3.2
1 /
1 /
|
1 / = 1,609 / = 0,4469 / |
 Foto: Fredrik Enander |
|
. 1 = 0,5144 / = 1,852 / |
|
1
— , (Mach, 1838 — 1916).
Сколько составляет скорость звука ?
.
1 (1 ) , .
1 = 343 / = 1234,8 /
 |
Звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Волны звукового диапазона могут распространяться не только в газе, но и в жидкости и в твердом теле. Звуковая волна – это передающиеся в пространстве механические колебания молекул вещества. Давайте представим себе, каким образом происходит распространение звуковых волн в пространстве. В результате каких-то возмущений, вызывающих движение и колебания воздуха в определенной точке пространства, возникает перепад давления в этом месте, так как воздух в процессе движения сжимается, в результате чего возникает избыточное давление, толкающее окружающие слои воздуха. Эти слои сжимаются, что в свою очередь снова создает избыточное давление, влияющее на соседние слои воздуха. Так, как бы по цепочке, происходит передача первоначального возмущения в пространстве из одной точки в другую. Такой процесс описывает механизм распространения в пространстве звуковой волны.
… 2 >> следующая страница
Звук
Скорость звука в газах и парах. Скорость звука в жидкостях. Скорость звука металлах и сплавах. Скорость звука в воздухе при различной температуре. Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей. Диапазоны слышимых звуков.
Скорость звука в газах и парах
|
Газ |
Температура оС |
Скорость звука м/с |
Газ |
Температура оС |
Скорость звука м/с |
| Азот | 0 | 334 | Пары воды | 0 | 401 |
| Азот | 300 | 487 | Пары воды | 100 | 405 |
| Водород | 0 | 1284 | Пары спирта | 0 | 230 |
| Гелий | 0 | 965 | Пары эфира | 0 | 179 |
| Кислород | 0 | 316 | Хлор | 0 | 206 |
| Оксид углерода (IV) | 0 | 260 | |||
| Оксид углерода (IV) | 0 | 300 |
Скорость звука в жидкостях
|
Жидкость |
t, oC |
c, м/с |
Жидкость |
t, oC |
c, м/с |
| Азот жидкий | -199 | 962 | Керосин | 20 | 2330 |
| Бензин | 17 | 1170 | Кислород жидкий | -182,9 | 912 |
| Вода | 0 | 1403 | Олово расплавленный | 232 | 2270 |
| 20 | 1483 | Раствор поваренной соли (20%) | 15 | 1650 | |
| 30 | 1510 | Ртуть | 20 | 1450 | |
| 74* | 1555 | Свинец расплавленный | 330 | 1790 | |
| 100 | 1543 | Спирт | 20 | 1180 | |
| морская | 20 | 1490 | Эфир | 25 | |
| тяжелая | 20 | 1400 | |||
| Водород жидкий | -256 | 1187 | |||
| Гелий жидкий | -269 | 180 | |||
| Глицерин | 20 | 1923 |
Примечание.
Сколько составляет скорость звука ?
Скорость звука для большинства жидкостей (кроме воды) уменьшается с повышением температуры.
При температуре 74 оС скорость звука в воде наибольшая.
Скорость звука в металлах и сплавах (при t=20 oC)
|
Металлы и сплавы |
c, м/с |
Металлы и сплавы |
c, м/с |
| Алюминий | 6260 | Платина | 3960 |
| Дуралюминий | 6400 | Свинец | 2160 |
| Железо | 5850 | Серебро | 3600 |
| Золото | 3200 | Сталь | 5000-6100 |
| Латунь | 4280-4700 | Цинк | 4170 |
| Медь | 4700 | Чугун | ≈3850 |
| Олово | 3320 |
Скорость звука в воздухе при различной температуре
|
t, oC |
Скорость звука |
t, oC |
Скорость звука |
||
|
м/с |
км/ч |
м/с |
км/ч |
||
| -150 | 216,7 | 780,1 | 30 | 348,9 | 1256,2 |
| -100 | 263,7 | 949,2 | 50 | 360,3 | 1296,9 |
| -50 | 299,3 | 1077,6 | 100 | 387,1 | 1393,7 |
| -20 | 318,8 | 1147,8 | 200 | 436,0 | 1569,5 |
| -10 | 325,1 | 1170,3 | 300 | 479,8 | 1727,4 |
| 0 | 331,5 | 1193,4 | 400 | 520,0 | 1872,1 |
| 10 | 337,3 | 1214,1 | 500 | 557,3 | 2006,4 |
| 20 | 343,1 | 1235,2 | 1000 | 715,2 | 2574,8 |
Примечание. Скорость звука в воздухе (как и в других газах) увеличивается с повышением температуры. При повышении температуры на 1 oС скорость звука в нем увеличивпается на 0,59 м/с.
Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей
|
h, м |
с, м/с |
h, м |
с, м/с |
h, м |
с, м/с |
| 0 | 340,29 | 500 | 338,38 | 500 | 320,54 |
| 50 | 340,10 | 600 | 337,98 | 10 000 | 299,53 |
| 100 | 339,91 | 700 | 337,60 | 20 000 | 295,07 |
| 200 | 339,53 | 800 | 337,21 | 50 000 | 329,80 |
| 300 | 339,14 | 900 | 336,82 | 80 000 | 282,54 |
| 400 | 338,76 | 1000 | 336,43 |
Примечание. Предполагается, что на поверхности Земли температура 15 oC давление 101 325 Па (760 мм рт. ст.).
Скорость звука в различных твердых веществах (при t=20 oC)
|
Вещество |
c, м/с |
Вещество |
c, м/с |
| Алмаз | 18 350 | Сосна | 5030 |
| Бетон | 4250-5250 | Стеарин | 1380 |
| Графит | 1470 | Стекло оптическое: | |
| Дуб | 4115 | флинт | 4450 |
| Каменная соль | 4400 | крон | 5220 |
| Кирпич | 3600 | Стекло органическое | 2550 |
| Лед (при t= — 4 oC) | 3980 | Шифер | 4510 |
| Пробка | 430-530 | Эбонит | 2400 |
Длина звуковых и ультразвуковых волн в различных средах в зависимости от частоты колебаний
|
Частота колебаний ν |
Длина волн λ, см |
|||
|
Гц |
кГц |
в воздухе |
в воде |
в стали |
|
25 000 |
||||
|
10 000 |
||||
|
5 000 |
||||
|
6,8 |
||||
|
3,4 |
14,5 |
|||
|
1,7 |
7,3 |
|||
|
0,7 |
2,9 |
|||
|
0,34 |
1,5 |
|||
|
0,5 |
1,7 |
|||
|
0,3 |
||||
|
0,15 |
0,5 |
|||
Примечание. Если встречающиеся на пути распространения звука размеры препятствий сравнимы с длиной волны или больше ее, то звук (волна) отражается от препятствий (препятствия меньшего размера огибаются волной). Это явление использовано в ултразвуковой дефектоскопии металлов. Из таблицы видно, что с уменьшением длины волны уменьшаются размеры пороков в металле (раковин, иногородных вкраплений), которые могут быть обнаруженыпучком ультразвука. Например, ультразвук частотой 20 кГц позволяет обнаружить в массиве металла (стали) пороки размером не менее 12.5 см (половинадлины волны); при частоте 200 кГц пороки размером 1-1,3 см, а при частоте 1 МГц — пороки, размеры которых порядка миллиметров.
3.2
1 /
1 /
|
1 / = 1,609 / = 0,4469 / |
Foto: Fredrik Enander |
|
. 1 = 0,5144 / = 1,852 / |
|
1
— , (Mach, 1838 — 1916).
Скорость звука в воздухе. Конвертер величин.
.
1 (1 ) , .
1 = 343 / = 1234,8 /
|
Прежде чем дать определение понятие «звук», сперва надо разобраться с понятием «волна». Волна в каком-то смысле движение нечто, распространяющееся в пространстве. Волна – это процесс перемещения в пространстве изменения состояния.
Звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом.
Скорость звука в километрах в час. А вот чему равна скорость звука? Скорость транспортных средств
Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Волны звукового диапазона могут распространяться не только в газе, но и в жидкости и в твердом теле. Звуковая волна – это передающиеся в пространстве механические колебания молекул вещества. Давайте представим себе, каким образом происходит распространение звуковых волн в пространстве. В результате каких-то возмущений, вызывающих движение и колебания воздуха в определенной точке пространства, возникает перепад давления в этом месте, так как воздух в процессе движения сжимается, в результате чего возникает избыточное давление, толкающее окружающие слои воздуха. Эти слои сжимаются, что в свою очередь снова создает избыточное давление, влияющее на соседние слои воздуха. Так, как бы по цепочке, происходит передача первоначального возмущения в пространстве из одной точки в другую. Такой процесс описывает механизм распространения в пространстве звуковой волны.
Реклама:
… 2 >> следующая страница
Звук
Скорость звука в газах и парах. Скорость звука в жидкостях. Скорость звука металлах и сплавах. Скорость звука в воздухе при различной температуре. Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей. Диапазоны слышимых звуков.
Скорость звука в газах и парах
|
Газ |
Температура оС |
Скорость звука м/с |
Газ |
Температура оС |
Скорость звука м/с |
| Азот | 0 | 334 | Пары воды | 0 | 401 |
| Азот | 300 | 487 | Пары воды | 100 | 405 |
| Водород | 0 | 1284 | Пары спирта | 0 | 230 |
| Гелий | 0 | 965 | Пары эфира | 0 | 179 |
| Кислород | 0 | 316 | Хлор | 0 | 206 |
| Оксид углерода (IV) | 0 | 260 | |||
| Оксид углерода (IV) | 0 | 300 |
Скорость звука в жидкостях
|
Жидкость |
t, oC |
c, м/с |
Жидкость |
t, oC |
c, м/с |
| Азот жидкий | -199 | 962 | Керосин | 20 | 2330 |
| Бензин | 17 | 1170 | Кислород жидкий | -182,9 | 912 |
| Вода | 0 | 1403 | Олово расплавленный | 232 | 2270 |
| 20 | 1483 | Раствор поваренной соли (20%) | 15 | 1650 | |
| 30 | 1510 | Ртуть | 20 | 1450 | |
| 74* | 1555 | Свинец расплавленный | 330 | 1790 | |
| 100 | 1543 | Спирт | 20 | 1180 | |
| морская | 20 | 1490 | Эфир | 25 | |
| тяжелая | 20 | 1400 | |||
| Водород жидкий | -256 | 1187 | |||
| Гелий жидкий | -269 | 180 | |||
| Глицерин | 20 | 1923 |
Примечание. Скорость звука для большинства жидкостей (кроме воды) уменьшается с повышением температуры.
При температуре 74 оС скорость звука в воде наибольшая.
Скорость звука в металлах и сплавах (при t=20 oC)
|
Металлы и сплавы |
c, м/с |
Металлы и сплавы |
c, м/с |
| Алюминий | 6260 | Платина | 3960 |
| Дуралюминий | 6400 | Свинец | 2160 |
| Железо | 5850 | Серебро | 3600 |
| Золото | 3200 | Сталь | 5000-6100 |
| Латунь | 4280-4700 | Цинк | 4170 |
| Медь | 4700 | Чугун | ≈3850 |
| Олово | 3320 |
Скорость звука в воздухе при различной температуре
|
t, oC |
Скорость звука |
t, oC |
Скорость звука |
||
|
м/с |
км/ч |
м/с |
км/ч |
||
| -150 | 216,7 | 780,1 | 30 | 348,9 | 1256,2 |
| -100 | 263,7 | 949,2 | 50 | 360,3 | 1296,9 |
| -50 | 299,3 | 1077,6 | 100 | 387,1 | 1393,7 |
| -20 | 318,8 | 1147,8 | 200 | 436,0 | 1569,5 |
| -10 | 325,1 | 1170,3 | 300 | 479,8 | 1727,4 |
| 0 | 331,5 | 1193,4 | 400 | 520,0 | 1872,1 |
| 10 | 337,3 | 1214,1 | 500 | 557,3 | 2006,4 |
| 20 | 343,1 | 1235,2 | 1000 | 715,2 | 2574,8 |
Примечание. Скорость звука в воздухе (как и в других газах) увеличивается с повышением температуры. При повышении температуры на 1 oС скорость звука в нем увеличивпается на 0,59 м/с.
Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей
|
h, м |
с, м/с |
h, м |
с, м/с |
h, м |
с, м/с |
| 0 | 340,29 | 500 | 338,38 | 500 | 320,54 |
| 50 | 340,10 | 600 | 337,98 | 10 000 | 299,53 |
| 100 | 339,91 | 700 | 337,60 | 20 000 | 295,07 |
| 200 | 339,53 | 800 | 337,21 | 50 000 | 329,80 |
| 300 | 339,14 | 900 | 336,82 | 80 000 | 282,54 |
| 400 | 338,76 | 1000 | 336,43 |
Примечание. Предполагается, что на поверхности Земли температура 15 oC давление 101 325 Па (760 мм рт. ст.).
Скорость звука в различных твердых веществах (при t=20 oC)
|
Вещество |
c, м/с |
Вещество |
c, м/с |
| Алмаз | 18 350 | Сосна | 5030 |
| Бетон | 4250-5250 | Стеарин | 1380 |
| Графит | 1470 | Стекло оптическое: | |
| Дуб | 4115 | флинт | 4450 |
| Каменная соль | 4400 | крон | 5220 |
| Кирпич | 3600 | Стекло органическое | 2550 |
| Лед (при t= — 4 oC) | 3980 | Шифер | 4510 |
| Пробка | 430-530 | Эбонит | 2400 |
Длина звуковых и ультразвуковых волн в различных средах в зависимости от частоты колебаний
|
Частота колебаний ν |
Длина волн λ, см |
|||
|
Гц |
кГц |
в воздухе |
в воде |
в стали |
|
25 000 |
||||
|
10 000 |
||||
|
5 000 |
||||
|
6,8 |
||||
|
3,4 |
14,5 |
|||
|
1,7 |
7,3 |
|||
|
0,7 |
2,9 |
|||
|
0,34 |
1,5 |
|||
|
0,5 |
1,7 |
|||
|
0,3 |
||||
|
0,15 |
0,5 |
|||
Примечание. Если встречающиеся на пути распространения звука размеры препятствий сравнимы с длиной волны или больше ее, то звук (волна) отражается от препятствий (препятствия меньшего размера огибаются волной). Это явление использовано в ултразвуковой дефектоскопии металлов. Из таблицы видно, что с уменьшением длины волны уменьшаются размеры пороков в металле (раковин, иногородных вкраплений), которые могут быть обнаруженыпучком ультразвука. Например, ультразвук частотой 20 кГц позволяет обнаружить в массиве металла (стали) пороки размером не менее 12.5 см (половинадлины волны); при частоте 200 кГц пороки размером 1-1,3 см, а при частоте 1 МГц — пороки, размеры которых порядка миллиметров.
Прежде чем дать определение понятие «звук», сперва надо разобраться с понятием «волна». Волна в каком-то смысле движение нечто, распространяющееся в пространстве. Волна – это процесс перемещения в пространстве изменения состояния.
Звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Волны звукового диапазона могут распространяться не только в газе, но и в жидкости и в твердом теле. Звуковая волна – это передающиеся в пространстве механические колебания молекул вещества. Давайте представим себе, каким образом происходит распространение звуковых волн в пространстве. В результате каких-то возмущений, вызывающих движение и колебания воздуха в определенной точке пространства, возникает перепад давления в этом месте, так как воздух в процессе движения сжимается, в результате чего возникает избыточное давление, толкающее окружающие слои воздуха. Эти слои сжимаются, что в свою очередь снова создает избыточное давление, влияющее на соседние слои воздуха. Так, как бы по цепочке, происходит передача первоначального возмущения в пространстве из одной точки в другую. Такой процесс описывает механизм распространения в пространстве звуковой волны.
Реклама:
… 2 >> следующая страница
Звук
Скорость звука в газах и парах. Скорость звука в жидкостях. Скорость звука металлах и сплавах. Скорость звука в воздухе при различной температуре.
Какова скорость звука?
Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей. Диапазоны слышимых звуков.
Скорость звука в газах и парах
Газ
Температура оС
Скорость звука м/с
Газ
Температура оС
Скорость звука м/с
Скорость звука в жидкостях
|
Жидкость |
t, oC |
c, м/с |
Жидкость |
t, oC |
c, м/с |
| Азот жидкий | -199 | 962 | Керосин | 20 | 2330 |
| Бензин | 17 | 1170 | Кислород жидкий | -182,9 | 912 |
| Вода | 0 | 1403 | Олово расплавленный | 232 | 2270 |
| 20 | 1483 | Раствор поваренной соли (20%) | 15 | 1650 | |
| 30 | 1510 | Ртуть | 20 | 1450 | |
| 74* | 1555 | Свинец расплавленный | 330 | 1790 | |
| 100 | 1543 | Спирт | 20 | 1180 | |
| морская | 20 | 1490 | Эфир | 25 | |
| тяжелая | 20 | 1400 | |||
| Водород жидкий | -256 | 1187 | |||
| Гелий жидкий | -269 | 180 | |||
| Глицерин | 20 | 1923 |
Примечание. Скорость звука для большинства жидкостей (кроме воды) уменьшается с повышением температуры.
При температуре 74 оС скорость звука в воде наибольшая.
Скорость звука в металлах и сплавах (при t=20 oC)
|
Металлы и сплавы |
c, м/с |
Металлы и сплавы |
c, м/с |
| Алюминий | 6260 | Платина | 3960 |
| Дуралюминий | 6400 | Свинец | 2160 |
| Железо | 5850 | Серебро | 3600 |
| Золото | 3200 | Сталь | 5000-6100 |
| Латунь | 4280-4700 | Цинк | 4170 |
| Медь | 4700 | Чугун | ≈3850 |
| Олово | 3320 |
Скорость звука в воздухе при различной температуре
|
t, oC |
Скорость звука |
t, oC |
Скорость звука |
||
|
м/с |
км/ч |
м/с |
км/ч |
||
| -150 | 216,7 | 780,1 | 30 | 348,9 | 1256,2 |
| -100 | 263,7 | 949,2 | 50 | 360,3 | 1296,9 |
| -50 | 299,3 | 1077,6 | 100 | 387,1 | 1393,7 |
| -20 | 318,8 | 1147,8 | 200 | 436,0 | 1569,5 |
| -10 | 325,1 | 1170,3 | 300 | 479,8 | 1727,4 |
| 0 | 331,5 | 1193,4 | 400 | 520,0 | 1872,1 |
| 10 | 337,3 | 1214,1 | 500 | 557,3 | 2006,4 |
| 20 | 343,1 | 1235,2 | 1000 | 715,2 | 2574,8 |
Примечание. Скорость звука в воздухе (как и в других газах) увеличивается с повышением температуры. При повышении температуры на 1 oС скорость звука в нем увеличивпается на 0,59 м/с.
Скорость звука в воздухе на различной высоте над Землей
|
h, м |
с, м/с |
h, м |
с, м/с |
h, м |
с, м/с |
| 0 | 340,29 | 500 | 338,38 | 500 | 320,54 |
| 50 | 340,10 | 600 | 337,98 | 10 000 | 299,53 |
| 100 | 339,91 | 700 | 337,60 | 20 000 | 295,07 |
| 200 | 339,53 | 800 | 337,21 | 50 000 | 329,80 |
| 300 | 339,14 | 900 | 336,82 | 80 000 | 282,54 |
| 400 | 338,76 | 1000 | 336,43 |
Примечание. Предполагается, что на поверхности Земли температура 15 oC давление 101 325 Па (760 мм рт. ст.).
Скорость звука в различных твердых веществах (при t=20 oC)
|
Вещество |
c, м/с |
Вещество |
c, м/с |
| Алмаз | 18 350 | Сосна | 5030 |
| Бетон | 4250-5250 | Стеарин | 1380 |
| Графит | 1470 | Стекло оптическое: | |
| Дуб | 4115 | флинт | 4450 |
| Каменная соль | 4400 | крон | 5220 |
| Кирпич | 3600 | Стекло органическое | 2550 |
| Лед (при t= — 4 oC) | 3980 | Шифер | 4510 |
| Пробка | 430-530 | Эбонит | 2400 |
Длина звуковых и ультразвуковых волн в различных средах в зависимости от частоты колебаний
|
Частота колебаний ν |
Длина волн λ, см |
|||
|
Гц |
кГц |
в воздухе |
в воде |
в стали |
|
25 000 |
||||
|
10 000 |
||||
|
5 000 |
||||
|
6,8 |
||||
|
3,4 |
14,5 |
|||
|
1,7 |
7,3 |
|||
|
0,7 |
2,9 |
|||
|
0,34 |
1,5 |
|||
|
0,5 |
1,7 |
|||
|
0,3 |
||||
|
0,15 |
0,5 |
|||
Примечание. Если встречающиеся на пути распространения звука размеры препятствий сравнимы с длиной волны или больше ее, то звук (волна) отражается от препятствий (препятствия меньшего размера огибаются волной). Это явление использовано в ултразвуковой дефектоскопии металлов. Из таблицы видно, что с уменьшением длины волны уменьшаются размеры пороков в металле (раковин, иногородных вкраплений), которые могут быть обнаруженыпучком ультразвука. Например, ультразвук частотой 20 кГц позволяет обнаружить в массиве металла (стали) пороки размером не менее 12.5 см (половинадлины волны); при частоте 200 кГц пороки размером 1-1,3 см, а при частоте 1 МГц — пороки, размеры которых порядка миллиметров.
Звук является спутником человека в течение всей его жизни, но мало кто задумывается, что он собой представляет. С физической точки зрения звук можно определить как колебательные движения частиц в упругой среде, вызванные каким-либо источником, коротко — упругие волны. Скорость звука зависит от свойств среды, в которой он распространяется: в газах скорость звука растет с ростом температуры и давления, в жидкостях при росте температуры наоборот снижается (исключением является вода, в которой скорость звука достигает максимума при 74°С и начинает снижаться только при увеличении данной температуры). Для воздуха такая зависимость выглядит так:
С = 332 + 0,6tc
где tc — температура окружающей среды, °С.
Таблица 1. Скорость звука в газах, при температуре 0 °С и давление 1 атм.
| Азот | 334 м/с |
| Кислород | 316 м/с |
| Воздух | 332 м/с |
| Гелий | 965 м/с |
| Водород | 1284 м/с |
| Метан | 430 м/с |
| Аммиак | 415 м/с |
Таблица 2. Скорость звука в жидкостях при температуре 20 °С.
| Вода | 1490 м/с |
| Бензол | 1324 м/с |
| Спирт этиловый | 1180 м/с |
| Ртуть | 1453 м/с |
| Глицерин | 1923 м/с |
В твердых телах скорость звука определяется модулем упругости вещества и его плотностью, при этом в продольном и поперечном направлении в неограниченных изотропных твердых телах она различается.
Скорость звука в воздухе в километр в час
Таблица 3. Скорость звука в твердом теле.
| Вид твердого тела | Скорость продольной волны, м/с | Скорость поперечной волны, м/с |
|---|---|---|
| Плавленый кварц | 5970 | 3762 |
| Бетон | 4200–5300 | — |
| Плексиглас | 2675 | 1110 |
| Стекло | 3760–4800 | 2380–2560 |
| Тефлон | 1340 | — |
| Полистирол | 2350 | 1120 |
| Сталь | 5740 | 3092 |
| Золото | 3220 | 1200 |
| Мрамор | 3810 | — |
| Алюминий | 6400 | 3130 |
| Полиэтилен | 2000 | — |
| Серебро | 3650–3700 | 1600–1690 |
| Дуб | 4100 | — |
| Сосна | 3600 | — |
Из таблиц наглядно видно, что скорость звука в газах значительно ниже, чем в твердых телах, именно поэтому в приключенческих фильмах часто можно увидеть, как люди прикладывают ухо к земле, чтобы определить наличие погони за собой, также это явление заметно рядом с железной дорогой, когда звук приходящего поезда, слышится дважды — в первый раз он передается по рельсам, а второй — по воздуху.
Процесс колебательного движения звуковой волны в упругой среде, можно описать на примере колебания частицы воздуха:
— на частицу воздуха, вынужденную сдвинуться со своей начальной позиции, из-за воздействия источника звука, действуют упругие силы воздуха, которые пытаются вернуть ее на свое первоначальное место, но из-за действия сил инерции, возвращаясь, частица не останавливается, а начинает удаляться от начальной позиции в противоположную сторону, где в свою очередь на нее также действуют упругие силы и процесс повторяется.
Рисунок 1. Процесс колебания частицы воздуха
На рисунке (рисунок №2) маленькими точками образно представлены молекулы воздуха (в кубометре воздуха их более миллиона). Давление в области компрессии несколько превышает атмосферное, а в области разрежения, наоборот, — ниже атмосферного. Направление малых стрелочек показывает, что, в среднем, молекулы движутся направо из области высокого давления и налево из области низкого. Любая из представленных молекул сначала проходит определенное расстояние в правую сторону, а затем такое же расстояние в левую, относительно своей первоначальной позиции, в то время как звуковая волна двигается равномерно в правую сторону.
Рисунок 2. Перемещение звуковой волны
Логично задать вопрос — почему звуковая волна перемещается вправо? Ответ можно найти при внимательном рассмотрении стрелочек на предыдущем рисунке: в месте, где стрелочки сталкиваются с друг другом образуется новое скопление молекул, которое будет находится с правой стороны от первоначальной области компрессии, при удалении от места столкновения стрелочек плотность молекул снижается и образуется новая область разрежения, следовательно постепенное перемещение области высокого и низкого давления приводит к движению звуковой волны в правую сторону.
Рисунок 3. Процесс перемещения звуковой волны
Волновое движение такого рода называется гармоническими или синусоидальными колебаниями, которое описывается следующим образом:
x(t) = Asin(wt + φ)
Простая гармоническая или синусоидальная волна изображена на рисунке (Рисунок №4):
Рисунок 4. Синусоидальная волна
Длина волны зависит от частоты и скорости звука:
Длина волны (м) = Скорость волны (м/с) / Частота (Гц)
Cоответственно частота определяется следующим образом:
Частота (Гц) = Скорость волны (м/с) / Длина волны (м)
Из этих уравнений видно, что с увеличением частоты — длина волны уменьшается.
Таблица 4. Длина волны в зависимости от частоты звука (при температуре воздуха 20 °С)
| Частота, Гц | 31,5 | 63 | 125 | 250 | 500 | 1000 | 2000 | 4000 | 8000 | 16000 |
| Длина волны, м | 10,9 | 5,44 | 2,74 | 1,37 | 0,69 | 0,34 | 0,17 | 0,084 | 0,043 | 0,021 |
Интенсивность звука снижается по мере увеличения расстояния от источника звука. Если звуковая волна на своем пути не встречает преград, то звук из источника распространяется во всех направлениях. На рисунке (рисунок №5) изображен характер изменения интенсивности звука — сила звука остается постоянной, но площадь воздействия увеличивается, именно поэтому в отдельно взятой точке интенсивность звука снижается.
Рисунок 5. Процесс распространения звуковой волны
В зависимости от вида источника звука — существует несколько видов звуковых волн: плоские, сферические и цилиндрические.
Рисунок 6. Виды источников звука и схематическое изображение фронта волны
а — протяженная пластина; б — точечный источник; в — линейный источник.
Плоские волны при распространении не меняют форму и амплитуду, сферические не меняют форму (амплитуда уменьшается как 1/r), цилиндрические меняют и форму, и амплитуду (убывает как 1/№r).