声速:特性、传播和波

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声速:特性、传播和波

2024-06-15 22:50| 来源: 网络整理| 查看: 265

声速 Germán Portillo

6分钟

飞机中的声速

你肯定很多次看到,当有暴风雨时,首先出现的就是闪电,然后是声音。 这是由于 音速. 科学家们发现了声音在空气中传播的最大速度是多少。 在物理学中,这是非常重要的。

因此,我们将专门用这篇文章来告诉您有关声速及其传播方式的所有信息。

声速

音速

声波的传播速度取决于其传播介质的特性,而不是波的特性或产生它的力。 这种声波的传播速度也称为声速。在地球大气中, 温度为 20ºC,即每秒 343 米。

声速随传播介质而变化,它在介质中的传播方式有助于更好地了解传输介质的某些特性。 当传播介质的温度发生变化时,声速也会发生变化。 这是因为温度升高导致携带振动的粒子之间相互作用的频率增加, 这转化为波速的增加。

一般来说,固体中的声速高于液体,液体中的声速高于气体。 这是因为固体物质越多,原子键的凝聚程度就越大,有利于声波的传播。

声音传播的速度主要取决于传播它的介质的弹性。 弹性是指恢复其原始形状的能力。

什么是声音

声音是一种压力波,可以通过压缩和凹陷在空气中传播。 我们在我们周围感知到的声音只不过是通过空气或任何其他介质传播的振动产生的能量,当它到达人耳时可以被接收和听到。 我们知道声音以波的形式传播。

波是介质中的振动扰动,将能量从一个点转移到另一个点,而这两个点之间没有直接接触。 可以说,波是由它所通过的介质的粒子的振动产生的,也就是对应于空气分子纵向位移(沿传播方向)的传播过程。 位移大的区域出现在压力变化幅度为零的区域,反之亦然。

扬声器中的声音

喇叭

一端带有扬声器而另一端封闭的管中的空气以波浪的形式振动。 纵向静态。 具有这些特性的管子自身的振动模式. 它对应于一个正弦波,其波长使得存在一个零幅度点。 扬声器末端和管子封闭端的排气节点,因为分别由于扬声器和管帽,空气不能自由移动。 在这些节点中,我们有一个最大的压力变化,即驻波的波腹或腹部。

不同媒体中的声速

声音实验

声速根据声波传播的介质而变化。 它也随着介质温度的变化而变化。 这是因为温度升高会导致携带振动的粒子之间相互作用的频率增加,而这种活动的增加会增加速度。

例如,在雪中,声音可以长距离传播。 这是由于雪下的折射,而雪不是均质介质。 每一层雪都有不同的温度. 太阳无法到达的最深处比地表更冷。 在这些靠近地面的较冷层中,声音的传播速度较慢。

一般来说,声速在固体中比在液体中大,在液体中比在气体中大。 这是因为原子或分子键的内聚力越高,物质就越强。 空气中的声速(在 20°C 的温度下)为 343,2 m/s。

让我们看看某些媒体中的声速:

在空气中,在 0°C 时,声音以 331 m/s 的速度传播(温度每升高 0,6 摄氏度,声速增加 XNUMX m/s)。 在水中(25°C)为 1593 m/s。 在组织中为 1540 m/s。 在木材中,它是 3700 m/s。 在混凝土中为 4000 m/s。 在钢中为 6100 m/s。 在铝中为 6400 m/s。 在镉中为 12400 m/s。

压力波的传播速度在往复式发动机集热器共振现象的研究中非常重要,它取决于环境的特性。 例如,对于气体,进气歧管中的汽化混合物或排气歧管中燃烧的气体取决于它们的密度和压力。

传播波的类型

有两种类型的波:纵波和横波。

纵波: 波,其中介质的粒子沿与波相同的方向从一侧振动到另一侧。 介质可以是固体、液体或气体。 因此,声波是纵波。 横波:介质中的粒子与波的运动方向“成直角”上下振动的波。 这些波只出现在固体和液体中,而不是气体中。

但请记住,波会向各个方向传播,因此更容易将它们视为穿过球体。

我希望通过这些信息,您可以更多地了解声速及其特性。



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