Klanksnelheid: kenmerke, voortplanting en golwe | Netwerk Meteorologie
Duitse Portillo | 21/10/2021 10:00 | wetenskap
U het sekerlik baie keer gesien dat as daar 'n storm is, die eerste ding wat daar is, 'n lig is wat die weerlig is en dan kom die geluid. Dit is te danke aan die Spoed van klank. Wetenskaplikes het gevind wat die maksimum spoed is wat klank deur die lug kan versprei. In die fisika is dit baie belangrik.
Daarom gaan ons hierdie artikel toewy om u alles te vertel wat u moet weet oor die snelheid van klank en hoe dit voortplant.
1 Spoed van klank
2 Wat is klank
2.1 Die klank in 'n luidspreker
3 Spoed van klank in verskillende media
4 Tipes voortplantingsgolwe
Die voortplantingsnelheid van 'n klankgolf hang af van die eienskappe van die medium waarin dit gepropageer word, nie van die eienskappe van die golf of die krag wat dit voortbring nie. Hierdie voortplantingsnelheid van klankgolwe word ook die spoed van klank genoem.In die aarde se atmosfeer, die temperatuur is 20ºC, wat 343 meter per sekonde is.
Die klanksnelheid wissel met die voortplantingsmedium en die manier waarop dit in die medium voortplant, help om sekere eienskappe van die transmissiemedium beter te verstaan. As die temperatuur van die voortplantingsmedium verander, sal die klanksnelheid ook verander. Dit is omdat 'n toename in temperatuur lei tot 'n toename in die frekwensie van interaksies tussen deeltjies wat vibrasies dra, wat lei tot 'n toename in die snelheid van die golf.
Oor die algemeen is die spoed van klank in vaste stowwe hoër as in vloeistowwe en die spoed van klank in vloeistowwe is hoër as in gasse. Dit is omdat hoe meer vaste stof, hoe groter die mate van samehang van die atoombindings, wat die voortplanting van klankgolwe bevoordeel.
Die spoed van klankverspreiding hang hoofsaaklik af van die elastisiteit van die medium wat dit voortplant. Elastisiteit verwys na die vermoë om sy oorspronklike vorm te herstel.
Klank is 'n drukgolf wat deur kompressie en depressie deur die lug kan voortplant. Die geluid wat ons rondom ons waarneem, is niks anders nie as energie wat opgewek word deur trillings wat deur die lug of enige ander medium voortplant, wat ontvang en gehoor kan word wanneer dit die menslike oor bereik. Ons weet dat klank in die vorm van golwe beweeg.
Golwe is trillingsversteurings in die medium wat energie van een punt na 'n ander oordra sonder om direk tussen hierdie twee punte te kontak. Ons kan sê dat die golf geproduseer word deur die vibrasie van die deeltjies van die medium waardeur dit gaan, dit wil sê die voortplantingsproses wat ooreenstem met die longitudinale verplasing (in die voortplantingsrigting) van die lugmolekules. Die gebied met groot verplasing verskyn in die gebied waar die amplitude van die drukverandering nul is en omgekeerd.
Die klank in 'n luidspreker
Lug in 'n buis met 'n luidspreker aan die een kant en gesluit aan die ander kant vibreer in die vorm van golwe. Staties in die lengte. Eie trillingsmetodes van buise met hierdie eienskappe. Dit stem ooreen met 'n sinusgolf, waarvan die golflengte sodanig is dat daar 'n punt van nul amplitude is. Die uitlaatknoop aan die einde van die luidspreker en die geslote einde van die buis, omdat die lug nie vrylik kan beweeg nie as gevolg van die luidspreker en die buisdop. In hierdie nodusse het ons 'n maksimum variasie van die druk, 'n antinode of maag, van die staande golf.
Spoed van klank in verskillende media
Die spoed van klank wissel na gelang van die medium waarin die klankgolf voortplant. Dit verander ook met die temperatuur van die medium. Dit is omdat 'n toename in temperatuur 'n toename in die frekwensie van interaksies tussen deeltjies wat vibrasies dra, veroorsaak, en 'n toename in hierdie aktiwiteit verhoog die spoed.
Byvoorbeeld, in sneeu kan klank lang afstande aflê. Dit is te wyte aan breking onder sneeu, wat nie 'n homogene medium is nie. Elke laag sneeu het 'n ander temperatuur. Die diepste plekke wat die son nie kan bereik nie, is kouer as die oppervlak. In hierdie koeler lae naby die grond is die spoed van klankverspreiding stadiger.
Oor die algemeen is die spoed van klank groter in vaste stowwe as in vloeistowwe en groter in vloeistowwe as in gasse. Dit is omdat hoe hoër die kohesie van die atoom- of molekulêre bindings, hoe sterker die stof. Die klanksnelheid in die lug (by 'n temperatuur van 20 ° C) is 343,2 m / s.
Kom ons kyk na die spoed van klank in sommige media:
In die lug, by 0 ° C, beweeg die geluid teen 'n spoed van 331 m / s (vir elke graad Celsius styg die temperatuur, die klanksnelheid neem toe met 0,6 m / s).
In water (by 25 ° C) is dit 1593 m / s.
In weefsels is dit 1540 m / s.
In hout is dit 3700 m / s.
In beton is dit 4000 m / s.
In staal is dit 6100 m / s.
In aluminium is dit 6400 m / s.
In kadmium is dit 12400 XNUMX m / s.
Die voortplantingsnelheid van die drukgolf is baie belangrik in die studie van die resonansieverskynsel in die versamelaar van 'n heen en weer -enjin en hang af van die eienskappe van die omgewing. Byvoorbeeld, vir gasse hang die verdampte mengsel in die inlaatspruitstuk of die gasse wat in die uitlaatspruitstuk verbrand word, af van hul digtheid en druk.
Daar is twee tipes golwe: longitudinale golwe en dwarsgolwe.
Longitudinale golf: Golf waarin die deeltjies van 'n medium van die een kant na die ander in dieselfde rigting as die golf vibreer. Die medium kan solied, vloeibaar of gasvormig wees. Daarom is klankgolwe longitudinale golwe.
Transversale golf: Golf waarin die deeltjies in die medium "reghoekig" op en af ​​vibreer na die bewegingsrigting van die golf. Hierdie golwe verskyn slegs in vaste stowwe en vloeistowwe, nie in gasse nie.
Maar onthou dat golwe in alle rigtings beweeg, so dit is makliker om te dink dat dit deur 'n bol beweeg.