hang terjedési sebessége
Mérése a hangsebességet. Durva mérése hangsebesség levegőben lehet előállítani minden.
Utazás a hegyekben, csónakázás a csendes folyó által határolt meredek és erdős bankok, mielőtt nyírt sűrű erdő, könnyű játszani minden a megszokott jelenség a visszhang. Csakúgy, mint a hullámok a víz, az úton találkozik egy akadályt, visszaverődik, és a hang visszaverődik akadályokat. Ha a hang hullámok beeső akadályt derékszögben, a visszavert hullámok terjednek pontosan az ellenkező irányba.
A jelenséget a visszhang vagy tükörképe hang akadályt a terjedési hanghullámok, amelyek lehetővé teszik a viszonylag egyszerű módon mérni a hangsebességet. Egy ilyen mérés, amire szükség van egy órát a használt, vagy még jobb, egy stopper. Figyelembe véve a pillanatban küld hang (sikoly, taps, kopogás), és az átvétel időpontjában a visszhang, lehetséges, hogy meghatározza a hang terjedési sebessége c, ha a távolság L a fényvisszaverő felület (vagy fa shore). A hangsebesség határozzuk meg a képlet
ahol t - a mért idő alatt. Ennek kiszámításához a szám 2, mert a hang kétszer halad L távolságot, ezzel az összetétellel lehet határozni a távolságot L az akadály, ismerve a hangsebesség c és t idő. Ezen elv, mint látni fogjuk, amely mélység mérése a tengerek és folyók segítségével az úgynevezett echo-szirénákat.
Az is lehetséges, hogy kimondja a hangsebesség mérés az a tény, hogy a sebesség a fény terjedését sokkal nagyobb hangsebesség (körülbelül egymilliószor). Látjuk a fehér golyó a gőz és már akkor hallani a sípot a közeledő mozdony; Látjuk a villámlás, és csak egy idő után halljuk a dörgést. A fény sebessége 300.000 km / sec; A fennálló idő nem észlelt mértéke energiaátadás magasabb a természetben, mint ezt a sebességet.
Ha a L távolság, a megfigyelési pont létrehozása hangot egyidejűleg a vaku fény (például, képsorozat), és megmérjük azt az időt között eltelt vaku és az érkezési hangjeleket a megfigyelési ponton, a hang sebessége lesz:
Ha figyelmen kívül hagyjuk ezt a mérési idő bye sérült fény a forrástól a pontot a vétel. De ezúttal annyira jelentéktelen, hogy elhanyagolják gya-illetö nem tesz semmilyen hibát a mérési eredményt.
Sok más pontosabb mérési módja a hangsebességet a levegőben; néhány közülük már a megismerés-komimsya később. A hang sebessége a hőmérséklet 0 ° C egyenlő 331,5 m / sec, vagy mintegy 1200 km / óra.
Hogy láthatóvá értéke ezt a sebességet, rámutatunk, hogy a sebesség a modern sugárhajtású sa-Mallett közel hangsebességgel (például utasszállító Tu-104 kialakulhat sebessége körülbelül 1000 km / óra), és az is lehet nagyobb, mint ez. A repülési sebesség páncéltörő és légvédelmi tüzérségi lövedékek - több mint 1000 m / s, azaz a többször a hangsebesség; repülési sebesség rakétákat üzembe a műhold pályára néhány több mint 8 km / cek.
Ahonnan a hangsebesség függ. Mi határozza meg az értékét a hangsebességet a levegőben? Belátható, hogy a terjedési sebesség a longitudinális hullám egy rugalmas közegben van kifejezve az alábbi képlettel
ahol E - az úgynevezett ömlesztett modulusa, vagy a reciprok összenyomhatósága a közeg, és - a közeg sűrűsége. Jelentés az E értékét, meg tudjuk érteni a következő példát.
Kattintson a fogantyú kerékpár pumpa, zárás akkor Khodnev lyukú gumitömlő. Ha a kezdeti levegőmennyiség a dugattyú alá volt V0, nyomás p0 és tömörítés után egy nyomás p e mennyiség csökkenése, és egyenlővé válik NYM V. A térfogatváltozás egyenlő V0 - V, és ennek változása tekintetében-Ing. A nagyobb az erő, amely a levegőt (vagy bármilyen más gáz), annál nagyobb lesz a relatív térfogatváltozás; nevezetesen, a relatív változása a gáz mennyisége egyenesen arányos-nyos, hogy az alkalmazott erő:
Az [1] képletű k - egy állandó érték, az úgynevezett összenyomhatósága a gáz; kevesebb, mint a relatív térfogatváltozás egy adott F erő, annál kisebb a összenyomhatósága a gáz. Ebből a képletből következik, hogy az összenyomhatósági egyenlő a térfogatának relatív változása, amikor a nyomás a készüléken. A reciproka a kompresszibilitási híd, az úgynevezett modulus vagy térfogata rugalmassági együtthatója a közeg, vagy egyszerűen ömlesztett rugalmasságát.
Így, rugalmasság egy olyan erő ellentétes a tömörítés a levegő. Külső nyomás alatt, amely a levegő van jelen, a levegő hozza a részecskék, az erejét a rugalmassági hajlamos kinyitásához. Egyenlőség esetén a légierő egyensúlyban van. Külső nyomás így tehát arra szolgál, hogy olyan intézkedés rugalmassága, és a rugalmassága a levegő, mint más gázokkal, számszerűen egyenlő az abszolút nyomás értékét, amelyen a gáz fejti ki egységnyi területen, azaz. E. 1 cm2. Fort-öszvér a hangsebesség ezért felírható
Ebben a képletben, P - nyomás a tengerszinten, 0 ° C-on Ez egyenlő 1033,6 g / cm2, és be kell mutatni a AB-lutely egységek. Emlékezzünk, hogy a mechanika hatályos egységnyi vesz erőt kölcsönöz tömege 1 g gyorsulás 1 cm / s2. Ez az egység az erő nevű Dina. Mivel a Newton erő egyenlő tömege szorozva a gyorsulással, és a nehézségi gyorsulás egyenlő 980,6 cm / s2, az erő, amellyel a föld vonzza 1 g, egyenlő 980,6 absz. egység. Így, a légköri nyomás P zhennoe-ben kifejezett abszolút értékben, egyenlő 1033,6 × 980,6 = 1.013.500 absz. egység. Abszolút egység nyomás úgynevezett b r o m Bar -. A nyomás ereje 1 din 1 cm2.
Tekintettel a levegő sűrűsége, majd 0 ° C-on és normál légköri nyomáson, ez a sűrűség, azaz. E. tömege 1 cm3, grammban kifejezve, egyenlő 0,001293. Ha helyettesíteni ezeket az értékeket a P és az utolsó képlet, azt találjuk, hogy a hang sebessége 280 m / s. Ilyen zna-chenie az elméletet először nyert Newton. Ez az érték sokkal különbözik a sebességet, amellyel igazán terjed a hang a levegőben, ugyanúgy, mint már rámutattunk, 331,5 m / sec 0 ° C-on
A tény az, hogy a mi érvelés megalapozottságát illetően ez a képlet, nem veszi figyelembe egy körülmény. Amikor a kompressziós levegő nyomása megnő, és ennek következtében-telno felszálló levegő feszességét. De ettől függetlenül, a levegő, valamint bármely gáz melegítjük kompresszió közben, és ritkítás- alatti SRI lehűtjük. levegő-hőmérséklet-változás a vezet egy további változás annak rugalmassága; nyomás alatt a hőmérséklet növelésével rugalmassága több WHO-megolvasztjuk vákuumban - ez némileg csökken.