Mi a hangsebesség?



A Föld légkörében a a hangsebesség 343 méter másodpercenként; vagy egy kilométer másodpercenként 2,91 perces vagy egy másodpercenként 4,69 perces sebességgel.

Az ideális gáz sebessége csak a hőmérsékletétől és összetételétől függ. A sebesség a gyengén függ a frekvenciától és a közönséges levegő nyomásától, kicsit eltérve az ideális viselkedéstől.

Mi a hangsebesség?

Általában a hangsebesség azt a sebességet jelenti, amelyen a hanghullámok a levegőben haladnak. A hangsebesség azonban az anyagtól függően változik. Például, a hang lassabb a gázokban, gyorsabban halad folyadékokban és még gyorsabban a szilárd anyagokban.

Ha a hangsebesség 343 méter / másodperc a levegőben, akkor ez azt jelenti, hogy 1 484 méter / másodpercenként vízben és körülbelül 5,120 méter / másodpercnyi vasban halad. Egy kivételesen kemény anyagban, mint például a gyémánt, a hang 12 000 méter / másodperc alatt halad. Ez a legnagyobb sebesség, amellyel a hang normál körülmények között közlekedhet.

A szilárd anyagok hanghullámai tömörítő hullámokból állnak, mint a gázok és folyadékok, és egy másik típusú hullámnak nevezett hullám, amely csak szilárd anyagokban van jelen. A szilárd anyagok forgási hullámai általában különböző sebességgel haladnak.

A tömörítőhullámok sebességét a szilárd anyagokban a közeg összenyomhatósága, sűrűsége és keresztirányú modulusa határozza meg. A forgási hullámok sebességét csak a modul sűrűsége és a keresztirányú rugalmassági modulus határozza meg.

Dinamikus folyadékban a folyadék közegben, akár gázban, akár folyadékban, a hangsebességet a közegen áthaladó tárgy sebességének relatív méréseként használják..

Az objektum sebességének sebességét a folyadék sebességében a tárgy márciusának számának nevezzük. A március 1-jén gyorsabban mozgó objektumokat szuperszonikus sebességgel utazó objektumoknak nevezzük.

Alapfogalmak

A hang átvitele olyan modellek segítségével illusztrálható, amelyek a vezetékek által összekapcsolt golyók sorozatából állnak.

A valóságban a golyók a molekulákat képviselik, és a szálak a közöttük lévő kapcsolatokat képviselik. A hang áthalad a modellen, amely tömöríti és bővíti a szálakat, és az energiát továbbítja a szomszédos golyóknak, ami viszont továbbítja az energiát a szálaknak és így tovább..

A modellen belüli hangsebesség a szálak merevségétől és a golyók tömegétől függ.

Mindaddig, amíg a golyók közötti tér állandó, a merevebb szálak gyorsabban továbbítják az energiát, és a nagyobb tömegű golyók lassabban továbbítják az energiát. Az olyan modellek, mint a szórás és a visszaverődés, szintén érthetőek.

Bármely valós anyagban a szálak merevségét elasztikus modulusnak nevezzük, és a tömeg a sűrűségnek felel meg. Ha minden más dolog egyenlő, akkor a hang lassabb a szivacsos anyagokban és gyorsabb a merevebb anyagokban.

Például, a hang 1,59-szer gyorsabban halad át a nikkelnél, mint a bronz, mert a nikkel merevsége ugyanolyan sűrűséggel nagyobb.

Hasonlóképpen, a hang 1,41-szer gyorsabban halad a könnyű hidrogéngázban (protium), mint a nehéz hidrogéngázban (deutérium), mivel a nehézgáz hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, de kétszerese a sűrűségnek.

Ezzel egyidejűleg a "tömörítés" hang gyorsabban halad a szilárd anyagokban, mint a folyadékokban, és gyorsabban utazik folyadékokban, mint a gázokban..

Ez a hatás annak a ténynek köszönhető, hogy a szilárd anyagoknak nagyobb a nehézsége, mint a folyadékok, míg a folyadékok nehezebb összenyomni, mint a gázok..

Kompressziós hullámok és forgási hullámok

Gázban vagy folyadékban a hang tömörítő hullámokból áll. A szilárd anyagokban a hullámok két különböző hullámtípuson keresztül terjednek. A hosszirányú hullám a menetirányban összenyomással és dekompresszióval van összefüggésben; ugyanez a folyamat a gázokban és a folyadékokban, analóg tömörítő hullámmal a szilárd anyagokban.

Gázokban és folyadékokban csak kompressziós hullámok vannak. Egy további típusú hullám, amelyet keresztirányú hullámnak vagy forgó hullámnak neveznek, csak szilárd anyagokban fordul elő, mivel csak a szilárd anyagok képesek ellenállni a rugalmas alakváltozásoknak..

Ez azért van, mert a közeg rugalmas deformációja merőleges a hullám irányára. A deformált forgás irányát az ilyen típusú hullám polarizációjának nevezzük. Általában a keresztirányú hullámok ortogonális polarizációként fordulnak elő.

Ezek a különböző hullámtípusok ugyanolyan gyakorisággal eltérő sebességgel rendelkezhetnek. Ezért különböző időpontokban érhetnek el egy megfigyelőt. Erre a helyzetre példa a földrengések, ahol az akut kompressziós hullámok először érkeznek, és az oszcilláló keresztirányú hullámok másodperccel később érkeznek.

A folyadékban lévő hullámok tömörítési sebességét a közeg összenyomhatósága és sűrűsége határozza meg.

Szilárd anyagokban a kompressziós hullámok a folyadékokban találtakhoz hasonlóak, attól függően, hogy a rugalmasság, a sűrűség és a transzverzális modulus további tényezői milyenek..

A forgóhullámok sebességét, amely csak szilárd anyagban fordul elő, csak a keresztirányú rugalmasság modulusa és a modul sűrűsége határozza meg..

referenciák

  1. A hang mennyisége különböző tömeges adathordozókban. Hyper Fizika Visszavont a hyperphysics.phy-astr.gsu.edu fájlból.
  2. A hang sebessége. A Mathpages.com webhelyről származik.
  3. Az akusztika mester kézikönyve. (2001). New York, Egyesült Államok. McGraw-Hill. A wikipedia.com webhelyről származik.
  4. A víz sebessége a hőmérsékleten. A mérnöki eszközkészlet. A engineeringtoolbox.com-ból származik.
  5. A hang sebessége a levegőben. Zenei jegyzetek fizikája. A phy.mtu.edu.
  6. Légköri hatások a hangsebességre. (1979). A Védelmi Műszaki Információs Központ műszaki jelentése. A wikipedia.com webhelyről származik.