§ 4.10. СКОРОСТЬ ЗВУКА
Звуковые волны, подобно всем другим волнам, распро-страняются с конечной скоростью. Обнаружить это можно так. Свет распространяется с огромной скоростью — 300 ООО км/с. Поэтому вспышка от выстрела почти мгновенно достигает глаз.
Звук же выстрела приходит с заметным запаздыванием. То же самое можно заметить, наблюдая с большого расстояния игру в футбол. Вы видите удар по мячу, а звук от удара приходит спустя некоторое время. Все, вероятно, замечали, что вспышка молнии пред-шествует раскату грома. Если гроза далеко, то за-паздывание грома достигает нескольких десятков секунд. Наконец, из-за конечной скорости звука появляется эхо. Эхо — это звуковая волна, отраженная от опушки леса, крутого берега, здания и т. д.Скорость звука в воздухе при 0 °С равна 331 м/с. Эта скорость довольно велика. Лишь совсем недавно самолеты начали летать со скоростями, превышающими скорость звука.
Первые измерения скорости звука в воздухе были произведены немецким естествоиспытателем, географом и путешественником А. Гумбольдтом в 1822 г. Время распространения звука определялось им как время между вспышкой при выстреле из пушки и моментом прихода звука.
Скорость звука в воздухе не зависит от его плотности. Она приблизительно равна средней скорости теплового движения молекул и, подобно ей, пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры. Чем больше масса молекул газа, тем меньше скорость звука в нем. Так, при 0 °С скорость звука в водороде равна 1270 м/с, а в углекислом газе — 258 м/с.
В воде скорость звука больше, чем в воздухе. Впервые она была измерена на Женевском озере в Швейцарии. На одной лодке поджигали порох и одновременно ударяли в подводный колокол. Другая лодка находилась на расстоянии 14 км от первой. Звук улавливался с помощью рупора, опущенного в воду. По разности времени между вспышкой света и приходом звукового сигнала определялась скорость звука. При температуре 8 °С скорость звука в воде равна 1435 м/с. В твердых телах скорость звука еще больше, чем в жидкостях. Например, в стали скорость звука при 15 °С равна 4980 м/с. Что скорость звука в твердом теле больше, чем в воздухе, можно обнаружить так. Если ваш помощник ударит по одному концу рельса, а вы приложите ухо к другому концу, то услышите два удара. Сначала звук достигает уха по рельсам, а затем по воздуху.
По известной частоте колебаний и скорости звука можно вычислить длину звуковой волны (см. § 4.3). Длина волны у самых длинных волн, воспринимаемых ухом, составляет приблизительно 17 м, а у самых коротких — 1,7 мм.
Еще по теме § 4.10. СКОРОСТЬ ЗВУКА:
- Теорема 31. Седьмое правило. Если В и А движутся по одному направлению, А медленнее, а В, следуя за ним, быстрее, так что, наконец, тело В нагоняет А, и если при этом А больше В, но избыток скорости В больше избытка величины А, то В перенесет на А столько своего движения, что после этого оба тела будут двигаться с равной скоростью и в том же направлении. Ио если бы излишек величины А был больше излишка скорости В, то В было бы отражено телом А в противоположном направлении, но удержало бы при э
- Теорема 27. Третье правило. Если два тела равны по массе, но В движется немного скорее А, то не только А отразится в противоположном направлении, но и В перенесет на А половину своего излишка скорости, и оба будут продолжать движение с равной скоростью в одном направлении.
- Теорема 24. Первое правило. Если два тела, например А и В (см. фиг. 1), вполне равны друг другу и движутся друг к другу с равной скоростью, то при встрече их каждое отразится в противоположную сторону, не теряя своей скорости.
- Теорема 26 Если тела различны, как по своей массе, так и по скорости, именно В вдвое больше А (см. фиг. 1), но движение А вдвое скорее В, а в остальном все остается по-прежнему, то оба тела отразятся в противоположном направлении и каждое удержит прежнюю скорость.
- § 4.14. ИЗЛУЧЕНИЕ ЗВУКА
- Теорема 21 Если тело А вдвое больше тела В и движется с такой же скоростью, то тело А будет иметь вдвое больше движения, чем В, или вдвое больше силы, чтобы удержать равную с В скорость (см. фиг. 1).
- Предложения типа Ни звука
- Теорема 36 Если бы тело, например наша рука, могла двигаться по любому направлению с равным движением, нисколько не противодействуя другим телам и не встречая противодействия со стороны других тел, то в пространстве, по которому она движется, необходимо будет двигаться столько же тел в одном направлении, сколько во всяком другом, со скоростью, равной скорости руки.
- Скорость продольных волн в жидкостях и газах
- 55. Понятие звука
- 55. Понятие звука
- § 4. Отражения звука 75.
- Распространение звука в кристаллах с кубической решеткой