जल में ध्वनि प्रसार की गति. ध्वनि की गति किमी प्रति घंटा कितनी होती है?

ध्वनि को प्रसारित करने के लिए एक लोचदार माध्यम की आवश्यकता होती है। निर्वात में ध्वनि तरंगें प्रसारित नहीं हो सकतीं, क्योंकि वहां कंपन करने के लिए कुछ भी नहीं है। इसे साधारण अनुभव से सत्यापित किया जा सकता है। यदि आप कांच की घंटी के नीचे बिजली की घंटी लगाते हैं, तो जैसे ही हवा को घंटी के नीचे से बाहर निकाला जाएगा, घंटी से ध्वनि तब तक कमजोर और कमजोर होती जाएगी जब तक कि यह पूरी तरह से बंद न हो जाए।

यह ज्ञात है कि तूफान के दौरान हमें बिजली की चमक दिखाई देती है और थोड़ी देर बाद ही हमें गड़गड़ाहट की गड़गड़ाहट सुनाई देती है। यह देरी इसलिए होती है क्योंकि हवा में ध्वनि की गति बिजली से आने वाले प्रकाश की गति से बहुत कम होती है।

हवा में ध्वनि की गति सबसे पहले 1636 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक एम. मेर्सन ने मापी थी। 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर यह 343 मीटर/सेकेंड यानी 1235 किमी/घंटा के बराबर है। ध्यान दें कि यह इस मूल्य पर है कि कलाश्निकोव असॉल्ट राइफल से चलाई गई गोली की गति 800 मीटर की दूरी पर कम हो जाती है। प्रारंभिक गतिगोलियां 825 मीटर/सेकंड, जो हवा में ध्वनि की गति से काफी अधिक है। इसलिए, जो व्यक्ति गोली की आवाज़ या गोली की सीटी सुनता है, उसे चिंता करने की ज़रूरत नहीं है: यह गोली पहले ही उसे पार कर चुकी है। गोली गोली की आवाज से आगे निकल जाती है और आवाज आने से पहले ही अपने शिकार तक पहुंच जाती है।

गैसों में ध्वनि की गति माध्यम के तापमान पर निर्भर करती है: हवा के तापमान में वृद्धि के साथ यह बढ़ती है, और कमी के साथ यह घट जाती है। 0°C पर हवा में ध्वनि की गति 332 m/s है।

विभिन्न गैसों में ध्वनि साथ चलती है अलग-अलग गति से. गैस अणुओं का द्रव्यमान जितना अधिक होगा कम गतिइसमें ध्वनि. इस प्रकार, 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, हाइड्रोजन में ध्वनि की गति 1284 मीटर/सेकेंड, हीलियम में - 965 मीटर/सेकेंड और ऑक्सीजन में - 316 मीटर/सेकेंड है।

तरल पदार्थ में ध्वनि की गति आमतौर पर गैसों में ध्वनि की गति से अधिक होती है। पानी में ध्वनि की गति पहली बार 1826 में जे. कोलाडॉन और जे. स्टर्म द्वारा मापी गई थी। उन्होंने स्विट्जरलैंड में जिनेवा झील पर अपने प्रयोग किये। एक नाव पर उन्होंने बारूद में आग लगा दी और साथ ही पानी में उतारी गई एक घंटी बजा दी। पानी में उतारी गई इस घंटी की आवाज़ दूसरी नाव पर पकड़ी गई, जो पहली नाव से 14 किमी की दूरी पर स्थित थी। प्रकाश संकेत के चमकने और ध्वनि संकेत के आगमन के बीच के समय अंतराल के आधार पर, पानी में ध्वनि की गति निर्धारित की गई थी। 8°C के तापमान पर यह 1440 m/s के बराबर निकला।

ठोसों में ध्वनि की गति तरल पदार्थ और गैसों की तुलना में अधिक होती है। यदि आप रेलिंग पर अपना कान लगाते हैं तो रेलिंग के दूसरे सिरे से टकराने पर दो ध्वनियाँ सुनाई देती हैं। उनमें से एक रेल द्वारा कान तक पहुंचता है, दूसरा हवा से।

पृथ्वी में अच्छी ध्वनि चालकता है। इसलिए, पुराने दिनों में, घेराबंदी के दौरान, "श्रोताओं" को किले की दीवारों में रखा जाता था, जो पृथ्वी द्वारा प्रसारित ध्वनि से यह निर्धारित कर सकते थे कि दुश्मन दीवारों में खुदाई कर रहा है या नहीं। अपने कान ज़मीन पर लगाकर, उन्होंने दुश्मन की घुड़सवार सेना के आने पर भी नज़र रखी।

ठोस ध्वनि का अच्छा संचालन करते हैं। इसके लिए धन्यवाद, जो लोग अपनी सुनने की क्षमता खो चुके हैं वे कभी-कभी संगीत पर नृत्य करने में सक्षम होते हैं जो हवा और बाहरी कान के माध्यम से नहीं, बल्कि फर्श और हड्डियों के माध्यम से श्रवण तंत्रिकाओं तक पहुंचता है।

ध्वनि की गति तरंग दैर्ध्य और कंपन की आवृत्ति (या अवधि) को जानकर निर्धारित की जा सकती है।

हमारा ब्रह्मांड ध्वनि और प्रकाश गति जैसे प्राथमिक और मौलिक स्थिरांकों पर आधारित है; ये भौतिकी की दुनिया में स्वयंसिद्ध हैं; यह स्पष्ट है कि हम सभी ने इस प्रश्न के बारे में सोचा है - ये गतियाँ किस पर निर्भर करती हैं? जब हम बिजली को देखते हैं, तो पहले हमें प्रकाश दिखाई देता है, और फिर गड़गड़ाहट हमारे पास आती है। ऐसा क्यों होता है और चमक से लेकर गड़गड़ाहट तक का समय क्या निर्धारित करता है? वास्तव में, सब कुछ बहुत सरल और समझाने में आसान है, आपको बस कुछ बुनियादी प्रावधानों को याद रखने की जरूरत है स्कूल पाठ्यक्रमभौतिक विज्ञानी, वे हर चीज़ को उसके स्थान पर रख देंगे, ख़ैर, लगभग हर चीज़... लेकिन सबसे पहले चीज़ें...

प्रकाश की गति कितनी है

प्रकाश फैलता है - 299,792,458 मीटर/सेकंड, अधिक परिचित किलोमीटर के बराबर में यह 1,079,252,848.8 किमी/घंटा है, लेकिन संचालन में आसानी के लिए, यह जटिल आंकड़ा आमतौर पर गोल किया जाता है और 300 हजार किमी/सेकेंड माना जाता है। प्रकाश की गति वह अधिकतम गति है जिस पर कोई चीज़ हमारे ब्रह्मांड में फैल सकती है। लेकिन इस सबके बारे में सबसे दिलचस्प बात यह है कि यह इसे उत्सर्जित करने वाले स्रोत की गति से बिल्कुल स्वतंत्र है। हमारी दुनिया में चीज़ें कैसी चल रही हैं? फेंके गए पिंड और जिस वस्तु से इसे फेंका गया था, उसकी गति में अंतर बढ़ या घट सकता है, यह उस त्वरण पर निर्भर करता है जिस गति से फेंका गया था। आइए एक उदाहरण देखें: आप एक कार चला रहे हैं जिसकी गति 100 किमी प्रति घंटा है और आप यात्रा की दिशा में एक पत्थर फेंकते हैं (मान लीजिए कि फेंके गए पत्थर की गति 10 किमी/घंटा है), एक बाहरी पर्यवेक्षक के लिए जो खड़ा है सड़क के किनारे - 110 किमी/घंटा की रफ्तार से उड़ेगा पत्थर. इस मामले में, थ्रो और कार की गति को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाता है। लेकिन यह बात प्रकाश की गति पर लागू नहीं होती. इससे कोई फ़र्क नहीं पड़ता कि स्रोत किस दिशा में उड़ रहा है, प्रकाश एक ही गति से यात्रा करेगा, इसकी गति न तो तेज़ होगी और न ही धीमी। यही विरोधाभास है. कम से कम उन्होंने पहले तो यही सोचा था, लेकिन अब स्थिति क्या है? इस पर और अधिक जानकारी थोड़ी देर बाद...

तेज़ क्या है - प्रकाश की गति या ध्वनि की गति?

वैज्ञानिक जानते हैं कि प्रकाश की गति ध्वनि से लगभग दस लाख गुना तेज़ होती है। लेकिन ध्वनि की गति बदल सकती है. इसका औसत मान 1450 मीटर/सेकण्ड है। ध्वनि की गति किस गति से चलती है यह माध्यम के प्रकार, चाहे वह पानी हो या हवा, तापमान और यहां तक ​​कि दबाव पर भी निर्भर करता है। यह पता चला है कि सही मूल्ययह मान मौजूद नहीं है, हमारे परिचित वातावरण में केवल एक अनुमानित मूल्य है - वायु। प्रकाश की गति के संबंध में, पूरे ग्रह पर उन्नत वैज्ञानिकों द्वारा अभी भी प्रयोगों की एक पूरी श्रृंखला आयोजित की जा रही है।

वायु में ध्वनि की गति कितनी होती है?

फ़्रांसीसी वैज्ञानिक एम. मेरसेन 1636 में पहली बार हवा में ध्वनि की गति निर्धारित करने में कामयाब रहे। तापमान पर्यावरण 20 डिग्री सेल्सियस था और इस सूचक के साथ ध्वनि 343 मीटर/सेकेंड के मान के साथ उड़ गई, किलोमीटर में - 1235 किमी/घंटा। ध्वनि की गति की दर सीधे उस वातावरण के तापमान पर निर्भर करती है जिसमें वह फैलती है: यदि गैस का तापमान बढ़ता है, तो ध्वनि भी तेजी से चलने लगती है, इसके विपरीत, हवा का तापमान जितना कम होगा, ध्वनि उतनी ही धीमी होगी ध्वनि यात्रा.

उदाहरण के लिए, शून्य तापमान पर, ध्वनि 331 मीटर/सेकेंड की गति से प्रसारित होती है। ध्वनि की गति गैस के प्रकार पर भी निर्भर करती है। गैस बनाने वाले अणुओं का व्यास जितना बड़ा होता है, ध्वनि उतनी ही धीमी गति से चलती है। उदाहरण के लिए, शून्य तापमान पर, हाइड्रोजन में ध्वनि की गति 1284 मीटर/सेकेंड होगी, हीलियम में - 965 मीटर/सेकेंड। ध्यान देने योग्य अंतर.

निर्वात में ध्वनि की गति

ध्वनि, अपने मूल में, अणुओं के यात्रा के दौरान होने वाला कंपन है। यह स्पष्ट है कि ध्वनि को किसी तरह प्रसारित करने के लिए अणुओं के एक माध्यम की आवश्यकता होती है जो कंपन करेगा। निर्वात में कोई पदार्थ नहीं होता, इसलिए ध्वनि वहां से गुजर नहीं सकती। लेकिन हालिया शोध के नतीजों के मुताबिक, यह स्पष्ट हो गया है कि ध्वनि एक माइक्रोन से भी कम मोटी वैक्यूम की परत को पार कर सकती है। इस घटना को "वैक्यूम फोनन टनलिंग" कहा गया, इस पर जानकारी दो लेखों में एक साथ छपी मुद्रित संस्करण"भौतिक समीक्षा पत्र"। यह याद रखना चाहिए कि अणुओं का कंपन क्रिस्टल लैटिसन केवल ध्वनि, बल्कि यह भी ले जाएं थर्मल ऊर्जाइसलिए, ऊष्मा को निर्वात के माध्यम से भी स्थानांतरित किया जा सकता है।

पानी में ध्वनि की गति

आमतौर पर, पानी सहित तरल पदार्थों में ध्वनि की गति गैसीय माध्यम की तुलना में अधिक होती है। पानी में ऐसी तीव्रता का पहला माप 1826 में वैज्ञानिक जे. कोलाडॉन और जे. स्टर्म द्वारा किया गया था। यह प्रयोग स्विटज़रलैंड की एक झील पर हुआ। माप के बाद की जाने वाली क्रियाओं का क्रम इस प्रकार था:

1. एक नाव पर, जो लंगर डाले खड़ी थी, बारूद के एक थैले में आग लगा दी गई और उसी समय पानी के नीचे की घंटी बज गई;
2. 14 किलोमीटर की दूरी पर एक दूसरी अवलोकन नाव थी, बारूद की चमक के अलावा, जो दूर से दिखाई दे रही थी, घंटी की आवाज़ भी पानी के नीचे के हॉर्न के माध्यम से नाव पर पकड़ी गई थी;
3. फ़्लैश और ध्वनि तरंग के आगमन के बीच के समय के अंतर से ही ध्वनि की गति की गणना करना संभव हो सका। तब पानी का तापमान 8°C था और ध्वनि की गति 1440 m/s थी।

दो अलग-अलग मीडिया के बीच, एक ध्वनि तरंग दिलचस्प व्यवहार करती है। इसका एक भाग दूसरे माध्यम में प्रवेश करता है, दूसरा केवल परावर्तित होता है। यदि ध्वनि हवा से किसी तरल पदार्थ में प्रवेश करती है, तो उसका 99.9% भाग परावर्तित हो जाता है, लेकिन ध्वनि के उस अंश में दबाव जो अभी भी पानी में जाता है, दोगुना हो जाता है। यह बिल्कुल वही है जो मछली उपयोग करती है। यदि आप पानी के पास चिल्लाते और शोर मचाते हैं, तो गहराई के पूंछ वाले निवासी तुरंत दूर चले जाएंगे।

ध्वनि की गति

यहां तक ​​कि प्रकाश, साथ ही ध्वनि और विद्युत चुम्बकीय कंपन भी विभिन्न भौतिक वातावरणों में अपनी गति बदल सकते हैं। इस क्षेत्र में नवीनतम शोध ने प्रकाश की तुलना में किसी पिंड को तेजी से लॉन्च करने की सैद्धांतिक संभावना को साबित कर दिया है। तथ्य यह है कि कुछ गैसों में फोटॉन (प्रकाश बनाने वाले कण) की गति काफ़ी धीमी हो जाती है। यह स्पष्ट है कि ऐसी घटना को नग्न आंखों से नहीं, बल्कि अंदर देखा जा सकता है बिलकुल विज्ञान, जैसे कि भौतिकी, इसका बहुत महत्व है। तो, वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि यदि आप प्रकाश को गैस से गुजारते हैं, तो इसकी गति इतनी कम हो जाएगी कि तेजी से प्रक्षेपित पिंड फोटॉन की तुलना में तेजी से आगे बढ़ सकता है।

ध्वनि के प्रसार पर चर्चा करें विभिन्न वातावरण

अधिकांश लोग अच्छी तरह समझते हैं कि ध्वनि क्या है। यह श्रवण से जुड़ा है और शारीरिक और से जुड़ा है मनोवैज्ञानिक प्रक्रियाएँ. मस्तिष्क श्रवण अंगों के माध्यम से आने वाली संवेदनाओं को संसाधित करता है। ध्वनि की गति कई कारकों पर निर्भर करती है।

लोगों द्वारा प्रतिष्ठित ध्वनियाँ

में सामान्य अर्थ मेंशब्द ध्वनि है भौतिक घटनाजिससे सुनने के अंगों पर प्रभाव पड़ता है। इसमें विभिन्न आवृत्तियों की अनुदैर्ध्य तरंगों का रूप होता है। लोग ऐसी ध्वनि सुन सकते हैं जिसकी आवृत्ति 16-20,000 हर्ट्ज तक होती है। ये लोचदार अनुदैर्ध्य तरंगें, जो न केवल हवा में, बल्कि अन्य माध्यमों में भी फैलती हैं, मानव कान तक पहुँचती हैं, ध्वनि संवेदनाएँ पैदा करती हैं। लोग सब कुछ नहीं सुन सकते. 16 हर्ट्ज से कम आवृत्ति वाली लोचदार तरंगों को इन्फ्रासाउंड कहा जाता है, और 20,000 हर्ट्ज से ऊपर की तरंगों को अल्ट्रासाउंड कहा जाता है। मानव कान इन्हें सुन नहीं सकते।

ध्वनि विशेषताएँ

ध्वनि की दो मुख्य विशेषताएँ हैं: मात्रा और पिच। उनमें से पहला लोचदार ध्वनि तरंग की तीव्रता से संबंधित है। एक और है महत्वपूर्ण सूचक. भौतिक आकार, जो ऊंचाई की विशेषता बताता है, लोचदार तरंग की दोलन आवृत्ति है। इस मामले में, एक नियम लागू होता है: यह जितना बड़ा होगा, ध्वनि उतनी ही अधिक होगी, और इसके विपरीत। और एक सबसे महत्वपूर्ण विशेषताध्वनि की गति है. यह विभिन्न वातावरणों में भिन्न होता है। यह लोचदार ध्वनि तरंगों के प्रसार की गति को दर्शाता है। गैसीय वातावरण में यह आंकड़ा तरल पदार्थों की तुलना में कम होगा। ठोस पदार्थों में ध्वनि की गति सबसे अधिक होती है। इसके अलावा, अनुदैर्ध्य तरंगों के लिए यह हमेशा अनुप्रस्थ तरंगों की तुलना में अधिक होता है।

ध्वनि तरंगों के प्रसार की गति

यह सूचक माध्यम के घनत्व और उसकी लोच पर निर्भर करता है। गैसीय मीडिया में यह पदार्थ के तापमान से प्रभावित होता है। एक नियम के रूप में, ध्वनि की गति तरंग के आयाम और आवृत्ति पर निर्भर नहीं करती है। दुर्लभ मामलों में जब इन विशेषताओं का प्रभाव पड़ता है, तो वे तथाकथित फैलाव की बात करते हैं। वाष्प या गैसों में ध्वनि की गति 150-1000 मीटर/सेकेंड तक होती है। तरल मीडिया में यह पहले से ही 750-2000 मीटर/सेकेंड है, और ठोस पदार्थों में - 2000-6500 मीटर/सेकेंड है। में सामान्य स्थितियाँहवा में ध्वनि की गति 331 मीटर/सेकेंड तक पहुँच जाती है। में साधारण पानी- 1500 मी/से.

विभिन्न रासायनिक माध्यमों में ध्वनि तरंगों की गति

विभिन्न रासायनिक माध्यमों में ध्वनि प्रसार की गति समान नहीं होती है। तो, नाइट्रोजन में यह 334 m/s है, हवा में - 331, एसिटिलीन में - 327, अमोनिया में - 415, हाइड्रोजन में - 1284, मीथेन में - 430, ऑक्सीजन में - 316, हीलियम में - 965, में कार्बन मोनोआक्साइड- 338, कार्बन डाइऑक्साइड में - 259, क्लोरीन में - 206 मी/से. बढ़ते तापमान (T) और दबाव के साथ गैसीय मीडिया में ध्वनि तरंग की गति बढ़ जाती है। तरल पदार्थों में, यह अक्सर तब घटता है जब T कई मीटर प्रति सेकंड बढ़ता है। तरल मीडिया में ध्वनि की गति (एम/एस) (20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर):

जल - 1490;

एथिल अल्कोहल - 1180;

बेंजीन - 1324;

बुध - 1453;

कार्बन टेट्राक्लोराइड - 920;

ग्लिसरीन - 1923.

उपरोक्त नियम का एकमात्र अपवाद पानी है, जिसमें बढ़ते तापमान के साथ ध्वनि की गति बढ़ जाती है। जब इस तरल को 74°C तक गर्म किया जाता है तो यह अपनी अधिकतम सीमा तक पहुँच जाता है। तापमान में और वृद्धि होने पर ध्वनि की गति कम हो जाती है। जैसे-जैसे दबाव बढ़ेगा, यह 0.01%/1 एटीएम तक बढ़ जाएगा। नमकीन में समुद्र का पानीजैसे-जैसे तापमान, गहराई और लवणता बढ़ेगी, ध्वनि की गति भी बढ़ेगी। अन्य वातावरणों में, यह सूचक अलग ढंग से बदलता है। इस प्रकार, तरल और गैस के मिश्रण में ध्वनि की गति उसके घटकों की सांद्रता पर निर्भर करती है। एक समस्थानिक ठोस में, यह उसके घनत्व और लोचदार मापांक द्वारा निर्धारित होता है। अनुप्रस्थ (कतरनी) और अनुदैर्ध्य लोचदार तरंगें अप्रतिबंधित घने मीडिया में फैलती हैं। ठोसों में ध्वनि की गति (एम/एस) (अनुदैर्ध्य/अनुप्रस्थ तरंगें):

ग्लास - 3460-4800/2380-2560;

फ़्यूज़्ड क्वार्ट्ज - 5970/3762;

कंक्रीट - 4200-5300/1100-1121;

जिंक - 4170-4200/2440;

टेफ्लॉन - 1340/*;

आयरन - 5835-5950/*;

सोना - 3200-3240/1200;

एल्यूमिनियम - 6320/3190;

चाँदी - 3660-3700/1600-1690;

पीतल - 4600/2080;

निकेल - 5630/2960।

लौहचुंबक में ध्वनि तरंग की गति चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करती है। एकल क्रिस्टल में, ध्वनि तरंग की गति (एम/एस) इसके प्रसार की दिशा पर निर्भर करती है:

• रूबी (अनुदैर्ध्य तरंग) - 11240;
• कैडमियम सल्फाइड (अनुदैर्ध्य/अनुप्रस्थ) - 3580/4500;
• लिथियम नाइओबेट (अनुदैर्ध्य) - 7330।

निर्वात में ध्वनि की गति 0 होती है, क्योंकि यह ऐसे माध्यम में प्रसारित नहीं होती है।

ध्वनि की गति का निर्धारण

वह सब कुछ जिसके साथ जुड़ा हुआ है ध्वनि संकेत, हजारों साल पहले हमारे पूर्वजों की रुचि थी। लगभग सभी उत्कृष्ट वैज्ञानिकों ने इस घटना का सार निर्धारित करने के लिए काम किया। प्राचीन विश्व. यहां तक ​​कि प्राचीन गणितज्ञों ने भी यह स्थापित किया कि ध्वनि शरीर की दोलन संबंधी गतिविधियों के कारण होती है। यूक्लिड और टॉलेमी ने इस बारे में लिखा। अरस्तू ने स्थापित किया कि ध्वनि की गति का एक सीमित मूल्य होता है। इस सूचक को निर्धारित करने का पहला प्रयास 17वीं शताब्दी में एफ. बेकन द्वारा किया गया था। उन्होंने बंदूक की गोली की आवाज और प्रकाश की चमक के बीच के समय अंतराल की तुलना करके गति स्थापित करने की कोशिश की। इस पद्धति के आधार पर, पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिकविदों के एक समूह ने सबसे पहले ध्वनि तरंग की गति निर्धारित की। में अलग-अलग स्थितियाँप्रयोग यह 350-390 मीटर/सेकेंड था। ध्वनि की गति के सैद्धांतिक औचित्य पर सबसे पहले आई. न्यूटन ने अपने "सिद्धांतों" में विचार किया था। पी.एस. इस सूचक को सही ढंग से निर्धारित करने में सक्षम थे। लाप्लास.

ध्वनि गति सूत्र

गैसीय मीडिया और तरल पदार्थों के लिए जिसमें ध्वनि फैलती है, एक नियम के रूप में, रुद्धोष्म रूप से, एक अनुदैर्ध्य तरंग में तनाव और संपीड़न से जुड़ा तापमान परिवर्तन जल्दी से बाहर नहीं हो सकता है एक छोटी सी अवधि मेंसमय। जाहिर है, यह सूचक कई कारकों से प्रभावित होता है। किसी सजातीय गैसीय माध्यम या तरल में ध्वनि तरंग की गति निम्नलिखित सूत्र द्वारा निर्धारित की जाती है:

जहां β रुद्धोष्म संपीड्यता है, ρ माध्यम का घनत्व है।

आंशिक डेरिवेटिव में, इस मात्रा की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

सी 2 = -υ 2 (δρ/δυ) एस = -υ 2 सीपी/सीυ (δρ/δυ) टी,

जहाँ ρ, T, υ - माध्यम का दबाव, उसका तापमान और विशिष्ट आयतन; एस - एन्ट्रापी; सीपी - आइसोबैरिक ताप क्षमता; Cυ - आइसोकोरिक ताप क्षमता। गैस मीडिया के लिए यह सूत्र इस प्रकार दिखेगा:

c 2 = ζkT/m= ζRt/M = ζR(t + 273.15)/M = ά 2 T,

जहां ζ रुद्धोष्म मान है: बहुपरमाणुक गैसों के लिए 4/3, एकपरमाणुक गैसों के लिए 5/3, द्विपरमाणुक गैसों (वायु) के लिए 7/5; आर - गैस स्थिरांक (सार्वभौमिक); टी- निरपेक्ष तापमान, केल्विन में मापा गया; k बोल्ट्ज़मान स्थिरांक है; टी - डिग्री सेल्सियस में तापमान; एम- दाढ़ जन; एम- आणविक वजन; ά 2 = ζR/ एम.

ठोस में ध्वनि की गति का निर्धारण

एक ठोस वस्तु में जो सजातीय है, दो प्रकार की तरंगें होती हैं जो उनके प्रसार की दिशा के संबंध में कंपन के ध्रुवीकरण में भिन्न होती हैं: अनुप्रस्थ (एस) और अनुदैर्ध्य (पी)। पहले (C S) की गति हमेशा दूसरे (C P) से कम होगी:

सी पी 2 = (के + 4/3जी)/ρ = ई(1 - वी)/(1 + वी)(1-2वी)ρ;

सी एस 2 = जी/ρ = ई/2(1 + वी)ρ,

जहां के, ई, जी - संपीड़न, यंग, ​​कतरनी मॉड्यूलि; v - पॉइसन का अनुपात। किसी ठोस में ध्वनि की गति की गणना करते समय रुद्धोष्म लोचदार मॉड्यूल का उपयोग किया जाता है।

मल्टीफ़ेज़ मीडिया में ध्वनि की गति

मल्टीफ़ेज़ मीडिया में, ऊर्जा के अकुशल अवशोषण के कारण, ध्वनि की गति सीधे कंपन आवृत्ति पर निर्भर होती है। दो-चरण वाले झरझरा माध्यम में, इसकी गणना बायो-निकोलेव्स्की समीकरणों का उपयोग करके की जाती है।

निष्कर्ष

ध्वनि तरंग की गति को मापने का उपयोग पदार्थों के विभिन्न गुणों को निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जैसे ठोस की लोच का मापांक, तरल पदार्थ और गैसों की संपीड़न क्षमता। अशुद्धियों का पता लगाने के लिए एक संवेदनशील तरीका ध्वनि तरंग गति में छोटे बदलावों को मापना है। ठोस पदार्थों में, इस सूचक का उतार-चढ़ाव अर्धचालकों की बैंड संरचना का अध्ययन करने की अनुमति देता है। ध्वनि की गति एक बहुत ही महत्वपूर्ण मात्रा है, जिसकी माप हमें विभिन्न प्रकार के मीडिया, निकायों और अन्य वस्तुओं के बारे में बहुत कुछ जानने की अनुमति देती है। वैज्ञानिक अनुसंधान. इसे निर्धारित करने की क्षमता के बिना, कई वैज्ञानिक खोजें असंभव होंगी।

पानी जितना गर्म होगा, ध्वनि की गति उतनी ही तेज़ होगी। अधिक गहराई तक गोता लगाने पर पानी में ध्वनि की गति भी बढ़ जाती है। किलोमीटर प्रति घंटा (किमी/घंटा) गति माप की एक गैर-प्रणालीगत इकाई है।

और 1996 में, त्वरित गणनाओं वाली साइट का पहला संस्करण लॉन्च किया गया था। प्राचीन लेखकों में पहले से ही यह संकेत मिलता है कि ध्वनि किसके कारण होती है दोलनशील गतिनिकाय (टॉलेमी, यूक्लिड)। अरस्तू का कहना है कि ध्वनि की गति का एक सीमित मूल्य होता है, और वह ध्वनि की प्रकृति की सही कल्पना करता है।

गैसों और वाष्पों में ध्वनि की गति

मल्टीफ़ेज़ मीडिया में, बेलोचदार ऊर्जा अवशोषण की घटना के कारण, ध्वनि की गति, आम तौर पर बोलना, दोलन आवृत्ति पर निर्भर करती है (अर्थात, वेग फैलाव देखा जाता है)। उदाहरण के लिए, गति का अनुमान लोचदार तरंगेंदो चरण वाले झरझरा माध्यम में बायो-निकोलेव्स्की सिद्धांत के समीकरणों का उपयोग करके प्रदर्शन किया जा सकता है। जब बहुत हो गया उच्च आवृत्तियाँ(बायोट आवृत्ति के ऊपर) ऐसे माध्यम में न केवल अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ तरंगें उठती हैं, बल्कि दूसरे प्रकार की अनुदैर्ध्य तरंग भी उत्पन्न होती है।

में साफ पानीध्वनि की गति लगभग 1500 मीटर/सेकेंड है (कोलाडॉन-स्टर्म प्रयोग देखें) और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। 1 किमी/घंटा की गति से चलने वाली एक वस्तु एक घंटे में एक किमी की यात्रा करती है। यदि आप स्वयं को आपूर्तिकर्ताओं की सूची में नहीं पाते हैं, कोई त्रुटि देखते हैं, या विषय पर सहकर्मियों के लिए अतिरिक्त संख्यात्मक डेटा रखते हैं, तो कृपया हमें बताएं।

साइट पर प्रस्तुत जानकारी आधिकारिक नहीं है और केवल सूचनात्मक उद्देश्यों के लिए प्रदान की गई है। पृथ्वी मार्ग पर सदमे की लहरइसे ताली के समान माना जाता है, बंदूक की गोली की आवाज के समान। ध्वनि की गति को पार करने के बाद, विमान बढ़े हुए वायु घनत्व के इस क्षेत्र से गुजरता है, जैसे कि इसे छेद रहा हो - ध्वनि अवरोध को तोड़ रहा हो। कब काध्वनि अवरोध को तोड़ना विमानन के विकास में एक गंभीर समस्या प्रतीत होती है।

उड़ान मच संख्या एम(∞), महत्वपूर्ण संख्या एम* से थोड़ा अधिक। इसका कारण यह है कि संख्या M(∞) > M* पर तरंग प्रतिरोध की उपस्थिति के साथ एक तरंग संकट उत्पन्न होता है। 1)किलों में द्वार।

अंतरिक्ष में अंधेरा क्यों है? क्या यह सच है कि तारे गिरते हैं? वह गति जिसकी मैक संख्या 5 से अधिक हो, हाइपरसोनिक कहलाती है। सुपरसोनिक गति किसी पिंड की गति (गैस प्रवाह) की गति है जो समान परिस्थितियों में ध्वनि की गति से अधिक हो जाती है।

देखें अन्य शब्दकोशों में "सुपरसोनिक स्पीड" क्या है:

में एसएनएफध्वनि पानी या हवा की तुलना में बहुत तेज़ चलती है। तरंग एक प्रकार से अंतरिक्ष में फैलने वाली किसी चीज़ की गति है। लहर राज्य परिवर्तन के स्थान में गति की एक प्रक्रिया है। आइए कल्पना करें कि ध्वनि तरंगें अंतरिक्ष में कैसे फैलती हैं। इन परतों को संपीड़ित किया जाता है, जो बदले में फिर से बनता है उच्च्दाबाव, हवा की पड़ोसी परतों को प्रभावित करता है।

इस घटना का उपयोग धातुओं के अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाने में किया जाता है। तालिका से पता चलता है कि जैसे-जैसे तरंग दैर्ध्य कम होती जाती है, धातु में दोषों (गुहाओं, विदेशी समावेशन) का आकार, जिसे अल्ट्रासाउंड किरण द्वारा पता लगाया जा सकता है, कम हो जाता है।

तथ्य यह है कि जब 450 किमी/घंटा से ऊपर की उड़ान गति से आगे बढ़ते हैं, तो सामान्य वायु प्रतिरोध में वेव ड्रैग जोड़ा जाना शुरू हो जाता है, जो गति के वर्ग के समानुपाती होता है। जैसे-जैसे विमान की गति ध्वनि की गति के करीब पहुंचती है, वेव ड्रैग तेजी से बढ़ता है, जो घर्षण और भंवरों के निर्माण से जुड़े ड्रैग से कई गुना अधिक होता है।

ध्वनि की गति कितनी होती है?

गति के अलावा, तरंग प्रतिरोध सीधे शरीर के आकार पर निर्भर करता है। तो, स्वेप्ट विंग तरंग कर्षण को काफ़ी कम कर देता है। युद्धाभ्यास के दौरान हमले के कोण में और वृद्धि से पूरे विंग में स्टाल फैल जाता है, नियंत्रण क्षमता का नुकसान होता है और विमान एक टेलस्पिन में रुक जाता है। फॉरवर्ड-स्वेप्ट विंग इस खामी से आंशिक रूप से मुक्त है।

फॉरवर्ड-स्वेप्ट विंग बनाते समय, जटिल समस्याएं उत्पन्न हुईं, जो मुख्य रूप से लोचदार सकारात्मक विचलन (या बस विंग के मुड़ने और बाद में विनाश के साथ) से जुड़ी थीं। सुपरसोनिक ट्यूबों के माध्यम से उड़ाए गए एल्यूमीनियम और यहां तक ​​​​कि स्टील मिश्र धातुओं से बने पंख नष्ट हो गए। 1980 के दशक तक ऐसा नहीं हुआ था कि मिश्रित सामग्री उभरी थी जो कार्बन फाइबर की विशेष रूप से उन्मुख वाइंडिंग का उपयोग करके घुमाव का मुकाबला कर सकती थी।

ध्वनि को प्रसारित करने के लिए एक लोचदार माध्यम की आवश्यकता होती है। निर्वात में ध्वनि तरंगें प्रसारित नहीं हो सकतीं, क्योंकि वहां कंपन करने के लिए कुछ भी नहीं है। 20 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर यह 343 मीटर/सेकेंड यानी 1235 किमी/घंटा के बराबर है। ध्यान दें कि यह इस मूल्य पर है कि कलाश्निकोव असॉल्ट राइफल से चलाई गई गोली की गति 800 मीटर की दूरी पर कम हो जाती है।

ध्वनि अलग-अलग गैसों में अलग-अलग गति से चलती है। वह मान दर्ज करें जिसे आप परिवर्तित करना चाहते हैं (हवा में ध्वनि की गति)। क्षेत्रों में आधुनिक प्रौद्योगिकियाँऔर जो सब कुछ जल्दी से करने में सफल हो जाता है वह व्यवसाय जीत जाता है।

ध्वनि की गति- एक माध्यम में लोचदार तरंगों के प्रसार की गति: दोनों अनुदैर्ध्य (गैसों, तरल या ठोस में) और अनुप्रस्थ, कतरनी (ठोस में)। यह माध्यम की लोच और घनत्व से निर्धारित होता है: एक नियम के रूप में, गैसों में ध्वनि की गति तरल पदार्थों की तुलना में कम होती है, और तरल पदार्थों में यह ठोस पदार्थों की तुलना में कम होती है। इसके अलावा, गैसों में, ध्वनि की गति किसी दिए गए पदार्थ के तापमान पर निर्भर करती है, एकल क्रिस्टल में - तरंग प्रसार की दिशा पर। आमतौर पर तरंग की आवृत्ति और उसके आयाम पर निर्भर नहीं होता है; ऐसे मामलों में जहां ध्वनि की गति आवृत्ति पर निर्भर करती है, हम ध्वनि फैलाव की बात करते हैं।

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  प्राचीन लेखकों में पहले से ही एक संकेत है कि ध्वनि शरीर की दोलन गति (टॉलेमी, यूक्लिड) के कारण होती है। अरस्तू का कहना है कि ध्वनि की गति का एक सीमित मूल्य होता है, और वह ध्वनि की प्रकृति की सही कल्पना करता है। ध्वनि की गति को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने का प्रयास 17वीं शताब्दी के पूर्वार्ध में हुआ। न्यू ऑर्गन में एफ. बेकन ने प्रकाश की चमक और बंदूक की गोली की आवाज के बीच के समय अंतराल की तुलना करके ध्वनि की गति निर्धारित करने की संभावना की ओर इशारा किया। इस पद्धति का उपयोग करते हुए, विभिन्न शोधकर्ताओं (एम. मेर्सन, पी. गैसेंडी, डब्ल्यू. डेरहम, पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज के वैज्ञानिकों का एक समूह - डी. कैसिनी, जे. पिकार्ड, ह्यूजेंस, रोमर) ने ध्वनि की गति का मूल्य निर्धारित किया। (प्रायोगिक स्थितियों के आधार पर, 350-390 मीटर/सेकेंड)। सैद्धांतिक रूप से, ध्वनि की गति के प्रश्न पर सबसे पहले आई. न्यूटन ने अपने "सिद्धांतों" में विचार किया था। न्यूटन ने वास्तव में यह मान लिया था कि ध्वनि प्रसार इज़ोटेर्माल है, और इसलिए इसे कम आंका गया। ध्वनि की गति का सही सैद्धांतिक मान लाप्लास द्वारा प्राप्त किया गया था।

  तरल और गैस में गति की गणना

  एक सजातीय तरल (या गैस) में ध्वनि की गति की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

  c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho ))))

  आंशिक व्युत्पन्न में:

  c = - v 2 (∂ p ∂ v) s = - v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\) आंशिक p)(\आंशिक v))\right)_(s)))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (C_(p))(C_(v)))\left((\ फ्रैक (\आंशिक पी)(\आंशिक वी))\दाएं)_(टी))))

  कहाँ β (\डिस्प्लेस्टाइल \बीटा )- माध्यम की रुद्धोष्म संपीडनशीलता; ρ (\displaystyle \rho )- घनत्व; सी पी (\डिस्प्लेस्टाइल सी_(पी))- समदाब रेखीय ताप क्षमता; सी वी (\डिस्प्लेस्टाइल सी_(वी))- आइसोकोरिक ताप क्षमता; पी (\डिस्प्लेस्टाइल पी), वी (\डिस्प्लेस्टाइल वी), टी (\डिस्प्लेस्टाइल टी)- दबाव, विशिष्ट मात्राऔर परिवेश का तापमान; s (\डिस्प्लेस्टाइल s)- माध्यम की एन्ट्रापी.

  समाधान और अन्य जटिल भौतिक रासायनिक प्रणालियों के लिए (उदाहरण के लिए, प्राकृतिक गैस, तेल) ये अभिव्यक्तियाँ बहुत बड़ी त्रुटि दे सकती हैं।

  एसएनएफ

  इंटरफेस की उपस्थिति में, लोचदार ऊर्जा को सतह तरंगों के माध्यम से स्थानांतरित किया जा सकता है विभिन्न प्रकार, जिसकी गति अनुदैर्ध्य और की गति से भिन्न होती है अनुप्रस्थ तरंगें. इन दोलनों की ऊर्जा शरीर की तरंगों की ऊर्जा से कई गुना अधिक हो सकती है।