Скорость звука

Физика > Скорость звука

 

Узнайте, какая скорость звука в материалах: как определить скорость звука, показатель для разных типов звуковых волн, формула скорости распространения звука.

Скорость звука – дистанция, пройденная звуковой волной за временной промежуток через эластичную среду. Чаще всего, отображается как 344 м/с.

Задача обучения

• Определить скорость звука, основываясь на характеристике среды.

Основные пункты

• Звук способен проходить сквозь любой сжимаемый материал (твердый, жидкий, газообразный или плазма).
• Зависит от свойств материала. Звук перемещается быстрее в твердом теле, чем жидкости или газе.
• Общее число для звуковой скорости вычисляется на уровне моря при нормальном атмосферном давлении – 344 м/с.

Термины

• Эластичность – свойство с которым материалу, деформированному под нагрузкой, удается вернуть изначальный размер.
• Кельвин – базовая единица температуры в термодинамике (К).

Скорость звука

Звуковая скорость – дистанция, преодоленная звуковой волной за временной промежуток сквозь эластичную среду. Она может быть твердой, жидкой, газообразной или плазменной. Как определить скорость звука? Показатели скорости основываются на свойствах материала. Общее значение задается показателем на уровне моря при нормальном атмосферном давлении – 344 м/с. Но это число не выступает неизменным, так как звук проходит быстрее в твердом теле, чем в жидком или газообразном.

Типы звуковых волн: сжатие и сдвиг

Есть две разновидности звуковых волн: сжатие и сдвиг. Давайте разберемся в том, как определить, какая скорость звука перед вами. Первые проходят сквозь любую среду, а вторые способны перемещаться исключительно сквозь твердые объекты. Скорость сжатия вычисляется по мощности сжатия среды, модулем сдвига и плотностью. Модуль сдвига отображает перемены в эластичности или жесткости материала.

Вычисление звуковой скорости

Скорость распространения звука отображается буквой с и для ее обнаружения можно применить уравнение Ньютона-Лапласа: (K – коэффициент жесткости, p – плотность среды). Здесь видно, что звуковая скорость растет вместе с жесткостью и падает с плотностью. Это удобная формула, так как ее можно подстраивать под конкретные ситуации. Например, звуковая скорость в воздухе на уровне моря выводится через уравнение: (Т – температура в Кельвинах).

Число Маха

Если вы читали о скорости космических кораблей или самолетов, то могли столкнуться с числом Маха. Это соотношение скорости тела со звуковой. Передается через формулу M = v/a (М – число Маха, v – скорость объекта, а – скорость звука в среде). Если что-то перемещается со звуковой скоростью, то уравнение отобразит струю, которая способна превзойти указанный показатель. Паровой конус формируется перед тем, как самолет достигнет звуковой скорости и вызывается внезапным падением давления воздуха.

Перед вами реактивный самолет, готовящийся разорвать звуковой барьер

---