Névtelen 1
Téma: Mechanikus oszcillációk és hullámok. hang
37. lecke A hangsebesség. A hang visszaverődése. visszhang
Yuryutkin Evgeny Sergejevich
A levegő hangjának sebessége
A lecke témája a hang terjedése, a hang sebessége. Szintén beszélünk a hang visszaverődéséről és olyan jelenségről beszélünk, mint a visszhang. Emlékezzünk arra, hogy a hang - hosszanti mechanikus hullám, amely elasztikus közegben mozog, és amelyet az emberi hallószervek észlelnek, hangérzéseket vált ki. A közeg jelenléte szükséges feltétel a hang terjedéséhez. Hogyan változik a hang rezgéseinek terjedési sebessége a közeghez? Az első kísérletek, amelyek a levegő hangjának sebességét meghatározzák, 1636-ra utalnak. A francia tudós, Mersenne egy olyan kísérlet eredményeként, amely egy villanás megfigyelésének időpontját mérte össze egy pisztoly segítségével, és hangot hallott, megállapította, hogy a levegő hangereje 343 m / s. 20 ° C-on a levegő hangereje 343.
A tisztázást követően sikerült kiderítenünk, hogy a levegőben lévő zaj sebességét ma 340-330-ban határozzák meg. Ne feledje, hogy van valami változata a légkörünk állapotával kapcsolatban. Később világossá vált, hogy a hang sebessége elsősorban a hőmérsékleten múlik, minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a hangsebesség. És mégis kiderül, hogy a gáz sebességének sebessége attól függ, hogy ezek a gázok, ezek a gázok molekulái. A molekulák, a gázok atomjai kisebbek, így a hangsebesség nagyobb. Minél kisebb a gázmolekulák tömege, annál gyorsabb a hangsebesség.
Például a hidrogénben a molekulák kis tárgyak, apró részecskék, a hangsebesség 1284. Az oxigénben a gáz molekulái nagyobbak, mint a hidrogén molekulái, a hangsebesség 316. Meg lehet ítélni, hogy a hang sebessége milyen mértékben változik az adott gáz részecskéinek tulajdonságaitól függően.
A hangzás sebessége a vízben és más környezetekben
Most beszéljünk a folyadék sebességéről. Különösen a vízben. Egy folyadékban természetesen nehezebb volt mérni a hang sebességét. De 1826-ban a következő kísérletet végezték el a Genfi-tónál: egy csengőt leeresztettek a vízbe, és egy vízfúvós fáklya emelkedett vele.
Ábra. 1. A hangsebesség meghatározása vízben
A hajósok kutatói a kalapáccsal a víz alá süllyedtek. Ennek eredményeképpen a vízen és a víz alatt terjedő hang elérte a megfigyelőt, és abban a pillanatban újabb fáklyát emelt, egy másik hajón. Megállapítottuk, hogy mikor történt ez a megfigyelés. Tehát a kísérletben a vízben lévő hang sebessége 1440 volt. A víz sebessége 8 ° C-on 1440.
Megjegyezzük, hogy ebben az esetben is függ a víz hőmérsékletétől. Természetesen a legnagyobb terjedési sebesség a szilárd anyagok szétterjedése. Például acélban a hangelnyelés sebessége 5000. azaz 5 km másodpercenként. Attól függően, hogy milyen acélszerkezet, a sebesség változhat. Még több lehet, sőt akár 6000 is lehet.
Az alábbi következtetést vonhatjuk le arról a nagyságrendről, amelyeken a különböző anyagokban a hangsebesség függ. Először is, az anyag sűrűsége óriási szerepet játszik. Nézzük az asztalt, és figyeljük meg, hogy a hang sebessége milyen mértékben változik az anyaggal.
A második paraméter, amely meghatározza a hang sebességét a közegben, a hőmérséklet. Erről beszéltünk.
A hang visszaverődése
Hogyan képzelheti el a hang visszaverődését? Ez a következőképpen ábrázolható: ha egy hanghullám terjed az anyagban, és eléri a határt egy másik anyaggal, akkor az interakció során a második test részecskéi is oszcillálnak. Másfelől a felületen lévő második anyag részecskéi nem csak a környezetükbe viszik át rezgésüket, hanem átjutnak a közegbe, ahonnan a hullám eljött. Így jön létre a visszavert hullám. A visszatükröződő hullám, amelyet a megfigyelő elfogadott, visszhangként érzékelhetjük.
Az echo egy olyan hanghullám, amely egy akadályt tükröz, amit a megfigyelő érzékel.
2. ábra. A hang visszaverődése. visszhang
Ne feledjük, hogy nem halljuk a visszhangot, csak akkor, ha a hang létrehozásának pillanatától kezdve a visszaverődő hang észlelésének pillanatáig nem kevesebb, mint 0,06 s. Ha kevesebb az idő, nem hallunk visszhangot. A hallókészülékünk nem érzékeli a jelet két külön hangnak. Ezért nem hallunk visszhangokat a kis szobákban. Hatalmas szerepet játszik az a tény, hogy sok minden van a szobában, amely elnyeli a hangot. Például a puha porózus anyagok jól elnyelik a hangot, ebben az esetben nem jön létre visszhang.
Az Echo az egyik legfontosabb probléma a koncert- és színházi csarnokok kialakításában. Ezért ezeknek a tereknek a speciális kárpitozása oly módon készült, hogy nincs visszaverődés vagy ez a visszaverődés minimális. De van olyan terület, ahol meg kell teremteni ezt a gondolatot, meg kell erősíteni.
Például a jól ismert kürt kizárólag a hangvisszaverés elvén működik. Ez vagy egy kerek vagy négyzetes cső, amelybe valamit mondunk, és a hang a hangszóró falaiból való visszaverődés eredményeképpen egyetlen sugárhoz van összerakva, amely bizonyos irányban nagy intenzitással terjed. Ebben az esetben ez a hang sokkal tovább hallható.
További irodalomjegyzék: