Skaņas izplatīšanās ātrums ūdenī. Cik liels ir skaņas ātrums km stundā

Lai skaņa izplatītos, ir nepieciešama elastīga vide. Vakuumā skaņas viļņi nevar izplatīties, jo tur nav nekā, kas vibrētu. To var pārbaudīt ar vienkāršu pieredzi. Ja novietojat elektrisko zvanu zem stikla zvana, tad, kad gaiss tiek izsūknēts no zvana apakšas, zvana skaņa kļūs vājāka un vājāka, līdz tā pilnībā apstāsies.

Zināms, ka negaisa laikā redzam zibens uzplaiksnījumu un tikai pēc brīža dzirdam pērkona dārdoņu. Šī kavēšanās rodas tāpēc, ka skaņas ātrums gaisā ir daudz mazāks nekā gaismas ātrums, kas nāk no zibens.

Skaņas ātrumu gaisā pirmo reizi 1636. gadā izmērīja franču zinātnieks M. Mersenne. 20 °C temperatūrā tas ir vienāds ar 343 m/s, t.i., 1235 km/h. Ņemiet vērā, ka tieši līdz šai vērtībai no Kalašņikova triecienšautenes izšautas lodes ātrums samazinās 800 m attālumā. Sākotnējais ātrums lodes 825 m/s, kas ievērojami pārsniedz skaņas ātrumu gaisā. Tāpēc cilvēkam, kurš dzird šāvienu vai lodes svilpi, nav jāuztraucas: šī lode viņam jau ir pagājusi garām. Lode pārspēj šāviena skaņu un sasniedz upuri pirms skaņas atnākšanas.

Skaņas ātrums gāzēs ir atkarīgs no vides temperatūras: palielinoties gaisa temperatūrai, tas palielinās, un, samazinoties, tas samazinās. Pie 0 °C skaņas ātrums gaisā ir 332 m/s.

Dažādās gāzēs skaņa ceļo līdzi dažādos ātrumos. Jo lielāka ir gāzes molekulu masa, jo mazāks ātrums skaņa tajā. Tādējādi 0 °C temperatūrā skaņas ātrums ūdeņradī ir 1284 m/s, hēlijā - 965 m/s, bet skābeklī - 316 m/s.

Skaņas ātrums šķidrumos parasti ir lielāks par skaņas ātrumu gāzēs. Skaņas ātrumu ūdenī pirmo reizi 1826. gadā izmērīja Dž.Koladons un Dž.Šturms. Viņi veica savus eksperimentus Ženēvas ezerā Šveicē. Vienā laivā viņi aizdedzināja šaujampulveri un tajā pašā laikā iesita ūdenī nolaistu zvanu. Šī zvana skaņa, nolaista ūdenī, tika uztverta citā laivā, kas atradās 14 km attālumā no pirmās. Pamatojoties uz laika intervālu starp gaismas signāla uzliesmojumu un skaņas signāla atnākšanu, tika noteikts skaņas ātrums ūdenī. 8°C temperatūrā tas izrādījās vienāds ar 1440 m/s.

Skaņas ātrums cietās vielās ir lielāks nekā šķidrumos un gāzēs. Ja pieliek ausi pie sliedes, tad pēc sitiena otrā sliedes galā atskan divas skaņas. Viens no tiem sasniedz ausi pa dzelzceļu, otrs pa gaisu.

Zemei ir laba skaņas vadītspēja. Tāpēc senos laikos aplenkuma laikā cietokšņa mūros izvietoja “klausītājus”, kuri pēc zemes raidītās skaņas varēja noteikt, vai ienaidnieks rok sienās vai nē. Pielikuši ausis pie zemes, viņi novēroja arī ienaidnieka kavalērijas tuvošanos.

Cietās vielas labi vada skaņu. Pateicoties tam, cilvēki, kuri zaudējuši dzirdi, dažkārt spēj dejot pie mūzikas, kas dzirdes nervus sasniedz nevis pa gaisu un ārējo ausi, bet gan caur grīdu un kauliem.

Skaņas ātrumu var noteikt, zinot vibrācijas viļņa garumu un frekvenci (vai periodu).

Mūsu Visums balstās uz tādām elementārām un fundamentālām konstantēm kā skaņas un gaismas ātrums, tās ir aksiomas fizikas pasaulē. Skaidrs, ka mēs visi esam domājuši par jautājumu – no kā ir atkarīgi šie ātrumi? Kad mēs novērojam zibeni, mēs vispirms redzam gaismu, un tad rūkoņa nāk pie mums. Kāpēc tas notiek un kas nosaka laiku, kas pāriet no zibspuldzes līdz pērkonam? Patiesībā viss ir ļoti vienkārši un viegli izskaidrojams, jums tikai jāatceras daži pamatnoteikumi no skolas kurss fiziķi, viņi visu noliks savās vietās, nu, gandrīz visu... Bet vispirms lietas...

Kāds ir gaismas ātrums

Gaismas izkliedes - 299 792 458 m/s, pazīstamākā kilometru ekvivalentā tas ir 1 079 252 848,8 km/h, bet ekspluatācijas ērtībai šo komplekso skaitli parasti noapaļo un uzskata par 300 tūkstošiem km/s. Gaismas ātrums ir maksimālais ātrums, ar kādu kaut kas var izplatīties mūsu Visumā. Bet visinteresantākais šajā visā ir tas, ka tas ir absolūti neatkarīgs no avota ātruma, kas to izstaro. Kā lietas notiek mūsu pasaulē? Izmestā ķermeņa un objekta, no kura tas tika izmests, tempa atšķirība var palielināties vai samazināties atkarībā no paātrinājuma, ar kādu tika veikts metiens. Apskatīsim piemēru: jūs braucat ar automašīnu, kuras ātrums ir 100 km stundā un metat akmeni braukšanas virzienā (pieņemsim, ka mestā akmens ātrums ir 10 km/h), ārējam novērotājam, kurš stāv ceļa malā akmens lidos ar ātrumu - 110 km/h. Šajā gadījumā tiek summēts metiena ātrums un mašīna. Bet tas neattiecas uz gaismas ātrumu. Neatkarīgi no tā, kurā virzienā avots lido, gaisma virzīsies ar tādu pašu ātrumu, tā nepalielināsies un nepalēninās. Tas ir paradokss. Vismaz tā viņi domāja iepriekš, bet kāda ir situācija tagad? Vairāk par to nedaudz vēlāk...

Kas ir ātrāks – gaismas vai skaņas ātrums?

Zinātnieki zina, ka gaismas ātrums ir aptuveni miljons reižu lielāks nekā skaņas ātrums. Bet skaņas temps var mainīties. Tās vidējā vērtība ir 1450 m/s. Skaņas kustības ātrums ir atkarīgs no vides veida, neatkarīgi no tā, vai tas ir ūdens vai gaiss, no temperatūras un vienmērīga spiediena. Izrādās, ka precīza vērtībašī vērtība neeksistē, ir tikai aptuvena vērtība mums pazīstamajā vidē - gaiss. Attiecībā uz gaismas ātrumu progresīvi zinātnieki no visas planētas joprojām veic veselu virkni eksperimentu.

Kāds ir skaņas ātrums gaisā

Skaņas ātrumu gaisā pirmo reizi izdevās noteikt franču zinātniekam M. Mersennam 1636. gadā. Temperatūra vidi bija 20 °C un ar šo rādītāju skaņa lidoja ar vērtību 343 m/s, kilometros - 1235 km/h. Skaņas kustības ātrums ir tieši atkarīgs no vides temperatūras, kurā tā izplatās: ja gāzes temperatūra paaugstinās, skaņa arī sāk kustēties ātrāk, attiecīgi, tieši otrādi, jo zemāka gaisa temperatūra, jo lēnāk izplatās skaņa. skaņas ceļojumi.

Piemēram, nulles temperatūrā skaņa tiek pārraidīta ar ātrumu 331 m/s. Skaņas ātrums ir atkarīgs arī no gāzes veida. Jo lielāks ir gāzi veidojošo molekulu diametrs, jo lēnāk skaņa kustas. Piemēram, nulles temperatūrā ūdeņradi skaņas ātrums būs 1284 m/s, hēlijā - 965 m/s. Manāma atšķirība.

Skaņas ātrums vakuumā

Skaņa pamatā ir molekulu vibrācija, kad tās pārvietojas. Ir skaidrs, ka, lai skaņa kaut kādā veidā tiktu pārraidīta, ir nepieciešama molekulu vide, kas vibrēs. Vakuumā nav matērijas, tāpēc skaņa nevar tur iziet. Bet saskaņā ar jaunāko pētījumu rezultātiem ir kļuvis skaidrs, ka skaņa var pārvarēt vakuuma slāni, kas ir mazāks par mikronu. Šo parādību sauca par "vakuuma fononu tunelēšanu", informācija par to vienlaikus parādījās divos rakstos, kas parādījās drukāts izdevums"Fiziskās apskates vēstules". Jāatceras, ka molekulu vibrācija kristāla režģis ne tikai skaņu, bet arī siltumenerģija Tāpēc siltumu var pārnest arī caur vakuumu.

Skaņas ātrums ūdenī

Parasti skaņas ātrums šķidrumos, tostarp ūdenī, ir lielāks nekā gāzveida vidē. Pirmo reizi šāda ātruma mērījumus ūdenī veica zinātnieki J. Koladons un Dž. Šturms 1826. gadā. Eksperiments notika Šveicē, proti, vienā no ezeriem. Darbību secība, kam sekoja mērījums, bija šāda:

Uz laivas, kas bija noenkurota, tika aizdedzināts šaujampulvera maiss un tajā pašā laikā sasists zemūdens zvans;
14 kilometru attālumā atradās otra novērošanas laiva, bez šaujampulvera uzplaiksnījumiem, kas bija redzami no tālienes, laivā caur zemūdens tauri tika uztverta arī zvana skaņa;
Tieši pēc laika starpības starp zibspuldzi un skaņas viļņa atnākšanu varēja aprēķināt skaņas ātrumu. Tad ūdens temperatūra bija 8 ° C un skaņas ātrums bija 1440 m/s.

Starp diviem dažādiem medijiem skaņas vilnis uzvedas interesanti. Viena tā daļa nonāk citā medijā, otrā vienkārši tiek atspoguļota. Ja skaņa iekļūst šķidrumā no gaisa, tad 99,9% no tās tiek atspoguļotas, bet spiediens tajā skaņas daļā, kas joprojām nonāk ūdenī, dubultojas. Tieši to izmanto zivis. Ja jūs kliedzat un trokšņojat ūdens tuvumā, dzīļu astes iemītnieki ātri aizies tālu prom.

Skaņas ātrums

Pat gaisma, kā arī skaņa un elektromagnētiskās vibrācijas var mainīt savu ātrumu dažādās fiziskajās vidēs. Jaunākie pētījumi šajā jomā ir pierādījuši teorētisko iespēju palaist ķermeni ātrāk par gaismu. Fakts ir tāds, ka dažās gāzēs fotonu (daļiņu, kas veido gaismu) ātrums ievērojami palēninās. Ir skaidrs, ka šādu parādību nevar redzēt ar neapbruņotu aci, bet gan iekšā eksaktā zinātne, piemēram, fizika, tam ir liela nozīme. Tātad zinātnieki ir pierādījuši, ka, izlaižot gaismu caur gāzi, tās ātrums samazināsies tik daudz, ka ātri palaists ķermenis var pārvietoties ātrāk nekā fotoni.

Apspriediet skaņas izplatīšanos iekšā dažādas vides

Lielākā daļa cilvēku lieliski saprot, kas ir skaņa. Tas ir saistīts ar dzirdi un ir saistīts ar fizioloģisko un psiholoģiskie procesi. Smadzenes apstrādā sajūtas, kas nāk caur dzirdes orgāniem. Skaņas ātrums ir atkarīgs no daudziem faktoriem.

Skaņas, ko atšķir cilvēki

IN vispārīgā nozīmē vārdu skaņa ir fiziska parādība, kas izraisa ietekmi uz dzirdes orgāniem. Tam ir dažādu frekvenču garenviļņu forma. Cilvēki var dzirdēt skaņu, kuras frekvence svārstās no 16 līdz 20 000 Hz. Šie elastīgie garenviļņi, kas izplatās ne tikai gaisā, bet arī citos medijos, sasniedzot cilvēka ausi, rada skaņas sajūtas. Cilvēki nevar dzirdēt visu. Elastīgos viļņus, kuru frekvence ir mazāka par 16 Hz, sauc par infraskaņu, un tos, kas pārsniedz 20 000 Hz, sauc par ultraskaņu. Cilvēka auss tos nedzird.

Skaņas īpašības

Skaņai ir divas galvenās īpašības: skaļums un augstums. Pirmais no tiem ir saistīts ar elastīgā skaņas viļņa intensitāti. Ir vēl viens svarīgs rādītājs. Fiziskais izmērs, kas raksturo augstumu, ir elastīgā viļņa svārstību frekvence. Šajā gadījumā tiek piemērots viens noteikums: jo lielāks tas ir, jo augstāka ir skaņa, un otrādi. Vēl viens vissvarīgākā īpašība ir skaņas ātrums. Tas atšķiras dažādās vidēs. Tas atspoguļo elastīgo skaņas viļņu izplatīšanās ātrumu. Gāzveida vidē šis rādītājs būs mazāks nekā šķidrumos. Skaņas ātrums cietās vielās ir vislielākais. Turklāt gareniskajiem viļņiem tas vienmēr ir lielāks nekā šķērsvirziena viļņiem.

Skaņas viļņu izplatīšanās ātrums

Šis rādītājs ir atkarīgs no barotnes blīvuma un tā elastības. Gāzveida vidē to ietekmē vielas temperatūra. Parasti skaņas ātrums nav atkarīgs no viļņa amplitūdas un frekvences. Retos gadījumos, kad šīs īpašības ietekmē, tās runā par tā saukto izkliedi. Skaņas ātrums tvaikos vai gāzēs svārstās no 150-1000 m/s. Šķidrā vidē tas jau ir 750-2000 m/s, bet cietos materiālos - 2000-6500 m/s. IN normāli apstākļi skaņas ātrums gaisā sasniedz 331 m/s. IN parasts ūdens- 1500 m/s.

Skaņas viļņu ātrums dažādās ķīmiskās vidēs

Skaņas izplatīšanās ātrums dažādās ķīmiskajās vidēs nav vienāds. Tātad slāpeklī tas ir 334 m/s, gaisā - 331, acetilēnā - 327, amonjakā - 415, ūdeņradi - 1284, metānā - 430, skābeklī - 316, hēlijā - 965, in oglekļa monoksīds- 338, oglekļa dioksīdā - 259, hlorā - 206 m/s. Skaņas viļņa ātrums gāzveida vidē palielinās, palielinoties temperatūrai (T) un spiedienam. Šķidrumos tas visbiežāk samazinās, jo T palielinās par vairākiem metriem sekundē. Skaņas ātrums (m/s) šķidrā vidē (20°C temperatūrā):

Ūdens - 1490;

Etilspirts - 1180;

benzols - 1324;

Merkurs - 1453;

Oglekļa tetrahlorīds - 920;

Glicerīns - 1923. gads.

Vienīgais izņēmums no iepriekš minētā noteikuma ir ūdens, kurā skaņas ātrums palielinās, palielinoties temperatūrai. Tas sasniedz maksimumu, kad šis šķidrums tiek uzkarsēts līdz 74°C. Tālāk paaugstinoties temperatūrai, skaņas ātrums samazinās. Palielinoties spiedienam, tas palielināsies par 0,01%/1 Atm. Sāļajā jūras ūdens Palielinoties temperatūrai, dziļumam un sāļumam, palielināsies arī skaņas ātrums. Citās vidēs šis rādītājs mainās atšķirīgi. Tādējādi šķidruma un gāzes maisījumā skaņas ātrums ir atkarīgs no tā sastāvdaļu koncentrācijas. Izotopiskā cietā vielā to nosaka tās blīvums un elastības moduļi. Šķērsvirziena (bīdes) un garenvirziena elastīgie viļņi izplatās neierobežotā blīvā vidē. Skaņas ātrums (m/s) cietās daļiņās (garenvirziena/šķērsviļņi):

Stikls - 3460-4800/2380-2560;

Kausēts kvarcs - 5970/3762;

Betons - 4200-5300/1100-1121;

Cinks - 4170-4200/2440;

teflons - 1340/*;

Dzelzs - 5835-5950/*;

Zelts - 3200-3240/1200;

Alumīnijs - 6320/3190;

Sudrabs - 3660-3700/1600-1690;

Misiņš - 4600/2080;

Niķelis - 5630/2960.

Feromagnētos skaņas viļņa ātrums ir atkarīgs no magnētiskā lauka stipruma. Atsevišķos kristālos skaņas viļņa ātrums (m/s) ir atkarīgs no tā izplatīšanās virziena:

rubīns (gareniskais vilnis) - 11240;
kadmija sulfīds (garenvirzienā / šķērsvirzienā) - 3580/4500;
litija niobāts (gareniskais) - 7330.

Skaņas ātrums vakuumā ir 0, jo tā vienkārši neizplatās šādā vidē.

Skaņas ātruma noteikšana

Viss, kas ir saistīts ar skaņas signālus, interesēja mūsu senči pirms tūkstošiem gadu. Gandrīz visi izcilie zinātnieki strādāja, lai noteiktu šīs parādības būtību. senā pasaule. Pat senie matemātiķi konstatēja, ka skaņu izraisa ķermeņa svārstību kustības. Par to rakstīja Eiklīds un Ptolemajs. Aristotelis konstatēja, ka skaņas ātrumam ir ierobežota vērtība. Pirmos mēģinājumus šo rādītāju noteikt F. Bēkons veica 17. gadsimtā. Viņš mēģināja noteikt ātrumu, salīdzinot laika intervālus starp šāviena skaņu un gaismas uzliesmojumu. Pamatojoties uz šo metodi, Parīzes Zinātņu akadēmijas fiziķu grupa vispirms noteica skaņas viļņa ātrumu. IN dažādi apstākļi eksperimentā tas bija 350-390 m/s. Skaņas ātruma teorētisko pamatojumu pirmais aplūkoja I. Ņūtons savā “Principos”. P.S. varēja pareizi noteikt šo rādītāju. Laplass.

Skaņas ātruma formulas

Gāzveida vidē un šķidrumos, kuros skaņa izplatās adiabātiski, temperatūras izmaiņas, kas saistītas ar spriegumu un saspiešanu garenvirziena vilnī, nevar ātri izlīdzināties īss periods laiks. Acīmredzot šo rādītāju ietekmē vairāki faktori. Skaņas viļņa ātrumu viendabīgā gāzveida vidē vai šķidrumā nosaka pēc šādas formulas:

kur β ir adiabātiskā saspiežamība, ρ ir barotnes blīvums.

Daļējos atvasinātajos instrumentos šo daudzumu aprēķina, izmantojot šādu formulu:

c 2 = -υ 2 (δρ/δυ) S = -υ 2 Cp/Cυ (δρ/δυ) T,

kur ρ, T, υ - vides spiediens, tās temperatūra un īpatnējais tilpums; S - entropija; Cp - izobāriskā siltuma jauda; Cυ - izohoriskā siltuma jauda. Gāzes nesējiem šī formula izskatīsies šādi:

c 2 = ζkT/m= ζRt/M = ζR(t + 273,15)/M = ά 2 T,

kur ζ ir adiabātiskā vērtība: 4/3 daudzatomiskām gāzēm, 5/3 vienatomiskām gāzēm, 7/5 diatomiskām gāzēm (gaisam); R - gāzes konstante (universāla); T- absolūtā temperatūra, mēra kelvinos; k ir Bolcmaņa konstante; t - temperatūra °C; M- molārā masa; m- molekulmasa; ά 2 = ζR/M.

Skaņas ātruma noteikšana cietā vielā

Cietā ķermenī, kas ir viendabīgs, ir divu veidu viļņi, kas atšķiras ar vibrāciju polarizāciju attiecībā pret to izplatīšanās virzienu: šķērsvirziena (S) un garenvirziena (P). Pirmā (C S) ātrums vienmēr būs mazāks nekā otrā (C P):

C P 2 = (K + 4/3G)/ρ = E(1 - v)/(1 + v) (1-2v)ρ;

C S 2 = G/ρ = E/2(1 + v)ρ,

kur K, E, G - kompresija, Young, bīdes moduļi; v - Puasona koeficients. Aprēķinot skaņas ātrumu cietā vielā, tiek izmantoti adiabātiskie elastības moduļi.

Skaņas ātrums daudzfāžu medijos

Daudzfāzu vidē, pateicoties neelastīgai enerģijas absorbcijai, skaņas ātrums ir tieši atkarīgs no vibrācijas frekvences. Divfāzu porainā vidē to aprēķina, izmantojot Bio-Nikolaevsky vienādojumus.

Secinājums

Skaņas viļņa ātruma mērīšanu izmanto, lai noteiktu dažādas vielu īpašības, piemēram, cietas vielas elastības moduli, šķidrumu un gāzu saspiežamību. Sensitīva metode piemaisījumu noteikšanai ir nelielu skaņas viļņu ātruma izmaiņu mērīšana. Cietās vielās šī indikatora svārstības ļauj izpētīt pusvadītāju joslu struktūru. Skaņas ātrums ir ļoti svarīgs lielums, kura mērīšana ļauj daudz uzzināt par dažādiem medijiem, ķermeņiem un citiem objektiem zinātniskie pētījumi. Bez iespējas to noteikt daudzi zinātniski atklājumi būtu neiespējami.

Jo siltāks ūdens, jo lielāks skaņas ātrums. Nirstot lielākā dziļumā, palielinās arī skaņas ātrums ūdenī. Kilometri stundā (km/h) ir nesistēmas ātruma mērvienība.

Un 1996. gadā tika palaista pirmā vietnes versija ar tūlītējiem aprēķiniem. Jau senajos autoros ir norāde, ka skaņu izraisa oscilējoša kustībaķermeņi (Ptolemajs, Eiklīds). Aristotelis atzīmē, ka skaņas ātrumam ir ierobežota vērtība, un pareizi iztēlojas skaņas būtību.

Skaņas ātrums gāzēs un tvaikos

Daudzfāzu vidēs neelastīgās enerģijas absorbcijas parādību dēļ skaņas ātrums, vispārīgi runājot, ir atkarīgs no svārstību frekvences (tas ir, tiek novērota ātruma izkliede). Piemēram, ātruma novērtējums elastīgie viļņi divfāzu porainā vidē var veikt, izmantojot Bio-Nikolajevska teorijas vienādojumus. Kad pietiek augstas frekvences(virs Biot frekvences) šādā vidē rodas ne tikai garenvirziena un šķērsviļņi, bet arī otrā veida garenviļņi.

IN tīrs ūdens skaņas ātrums ir aptuveni 1500 m/s (skat. Koladona-Šturma eksperimentu) un palielinās, palielinoties temperatūrai. Objekts, kas pārvietojas ar ātrumu 1 km/h, vienas stundas laikā nobrauc vienu kilometru. Ja neatrodaties piegādātāju sarakstā, pamanāt kļūdu vai ir papildu skaitliskie dati kolēģiem par tēmu, lūdzu, ziņojiet mums.

Vietnē sniegtā informācija nav oficiāla un tiek sniegta tikai informatīviem nolūkiem. Zemes ejā triecienvilnis tiek uztverta kā aplaudēšana, līdzīga šāviena skaņai. Pārsniedzot skaņas ātrumu, lidmašīna iziet cauri šai paaugstinātā gaisa blīvuma zonai, it kā to caurdurot - pārraujot skaņas barjeru. Uz ilgu laiku skaņas barjeras pārraušana šķita nopietna problēma aviācijas attīstībā.

lidojuma Maha skaitļi M(∞), nedaudz augstāki par kritisko skaitli M*. Iemesls ir tāds, ka pie skaitļiem M(∞) > M* iestājas viļņu krīze, ko pavada viļņu pretestības parādīšanās. 1) vārti cietokšņos.

Kāpēc kosmosā ir tumšs? Vai tā ir taisnība, ka zvaigznes krīt? Ātrumu, kura Maha skaitlis pārsniedz 5, sauc par hiperskaņu. Virsskaņas ātrums ir ķermeņa kustības ātrums (gāzes plūsma), kas pārsniedz skaņas ātrumu identiskos apstākļos.

Skatiet, kas ir “SUPERSONIC SPEED” citās vārdnīcās:

IN cietvielas skaņa pārvietojas daudz ātrāk nekā ūdenī vai gaisā. Vilnis savā ziņā ir kaut kā kustība, kas izplatās telpā. Vilnis ir kustības process stāvokļa maiņas telpā. Iedomāsimies, kā skaņas viļņi izplatās telpā. Šie slāņi tiek saspiesti, kas savukārt atkal rada pārspiediens, kas ietekmē blakus esošos gaisa slāņus.

Šo parādību izmanto metālu ultraskaņas defektu noteikšanā. Tabulā redzams, ka, samazinoties viļņa garumam, samazinās metāla defektu (dobumu, svešķermeņu ieslēgumu) izmērs, ko var noteikt ar ultraskaņas staru.

Lieta tāda, ka, pārvietojoties ar lidojuma ātrumu virs 450 km/h, parastajai gaisa pretestībai sāk pievienot viļņu pretestību, kas ir proporcionāla ātruma kvadrātam. Viļņu pretestība strauji palielinās, lidmašīnas ātrumam tuvojoties skaņas ātrumam, kas ir vairākas reizes lielāka nekā pretestība, kas saistīta ar berzi un virpuļu veidošanos.

Kāds ir skaņas ātrums?

Papildus ātrumam viļņu pretestība ir tieši atkarīga no ķermeņa formas. Tādējādi izvilktais spārns ievērojami samazina viļņu pretestību. Turpmāks uzbrukuma leņķa palielinājums manevrēšanas laikā noved pie aizķeršanās izplatīšanās pa visu spārnu, vadāmības zudumu un lidmašīnas iestrēgšanu aizmugurē. Uz priekšu virzīts spārns ir daļēji brīvs no šī trūkuma.

Veidojot uz priekšu virzītu spārnu, radās sarežģītas problēmas, kas galvenokārt bija saistītas ar elastīgu pozitīvu novirzi (vai vienkārši ar spārna pagriešanos un sekojošu iznīcināšanu). Tika iznīcināti spārni no alumīnija un pat tērauda sakausējumiem, kas izpūsti pa virsskaņas caurulēm. Tikai 1980. gados parādījās kompozītmateriāli, kas varētu cīnīties pret sagriešanos, izmantojot īpaši orientētus oglekļa šķiedru tinumus.

Lai skaņa izplatītos, ir nepieciešama elastīga vide. Vakuumā skaņas viļņi nevar izplatīties, jo tur nav nekā, kas vibrētu. 20 °C temperatūrā tas ir vienāds ar 343 m/s, t.i., 1235 km/h. Ņemiet vērā, ka tieši līdz šai vērtībai no Kalašņikova triecienšautenes izšautas lodes ātrums samazinās 800 m attālumā.

Skaņa dažādās gāzēs pārvietojas ar dažādu ātrumu. Ievadiet vērtību, kuru vēlaties konvertēt (skaņas ātrums gaisā). Reģionos modernās tehnoloģijas un biznesā uzvar tas, kurš visu paspēj izdarīt ātri.

Skaņas ātrums- elastīgo viļņu izplatīšanās ātrums vidē: gan gareniski (gāzēs, šķidrumos vai cietās vielās), gan šķērsvirzienā, bīdes (cietās vielās). To nosaka vides elastība un blīvums: parasti skaņas ātrums gāzēs ir mazāks nekā šķidrumos, bet šķidrumos tas ir mazāks nekā cietās vielās. Tāpat gāzēs skaņas ātrums ir atkarīgs no dotās vielas temperatūras, monokristālos - no viļņu izplatīšanās virziena. Parasti nav atkarīgs no viļņa frekvences un tā amplitūdas; gadījumos, kad skaņas ātrums ir atkarīgs no frekvences, mēs runājam par skaņas izkliedi.

Enciklopēdisks YouTube

1 / 5
Jau senajos autoros ir norāde, ka skaņu izraisa ķermeņa svārstību kustība (Ptolemajs, Eiklīds). Aristotelis atzīmē, ka skaņas ātrumam ir ierobežota vērtība, un pareizi iztēlojas skaņas būtību. Mēģinājumi eksperimentāli noteikt skaņas ātrumu datējami ar 17. gadsimta pirmo pusi. F. Bēkons izdevumā New Organon norādīja uz iespēju noteikt skaņas ātrumu, salīdzinot laika intervālus starp gaismas zibspuldzi un šāviena skaņu. Izmantojot šo metodi, dažādi pētnieki (M. Mersenne, P. Gassendi, W. Derham, Parīzes Zinātņu akadēmijas zinātnieku grupa - D. Kasīni, Dž. Pikārs, Haigenss, Rēmers) noteica skaņas ātruma vērtību. (atkarībā no eksperimenta apstākļiem 350- 390 m/s). Teorētiski jautājumu par skaņas ātrumu pirmais aplūkoja I. Ņūtons savā “Principos”. Ņūtons faktiski pieņēma, ka skaņas izplatība ir izotermiska, un tāpēc saņēma nepietiekamu novērtējumu. Pareizo skaņas ātruma teorētisko vērtību ieguva Laplass.

Ātruma aprēķins šķidrumā un gāzē

Skaņas ātrumu viendabīgā šķidrumā (vai gāzē) aprēķina pēc formulas:
c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho ))))
Daļējos atvasinājumos:
c = − v 2 (∂ p ∂ v) s = − v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\)) daļēja p)(\partial v))\right)_(s)))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (C_(p))(C_(v)))\left((\ frac (\partial p)(\partial v))\right)_(T))))
Kur β (\displaystyle \beta)- barotnes adiabātiskā saspiežamība; ρ (\displaystyle\rho)- blīvums; C p (\displaystyle C_(p))- izobāriskā siltuma jauda; C v (\displaystyle C_(v))- izohoriskā siltuma jauda; p (\displaystyle p), v (\displaystyle v), T (\displaystyle T)- spiediens, konkrēts apjoms un apkārtējā temperatūra; s (\displaystyle s)- vides entropija.
Šķīdumiem un citām sarežģītām fizikāli ķīmiskām sistēmām (piemēram, dabasgāze, eļļa) šie izteicieni var radīt ļoti lielu kļūdu.

Cietās vielas

Saskarņu klātbūtnē elastīgo enerģiju var pārnest caur virsmas viļņiem dažādi veidi, kura ātrums atšķiras no ātruma garenvirziena un šķērsviļņi. Šo svārstību enerģija var būt daudzkārt lielāka par ķermeņa viļņu enerģiju.