Измерване на скоростта на звука. Грубо измерване на скоростта на звука във въздуха може да доведе до всеки.
Пътуване в планината, разходка с лодка, на тиха река, заобиколен от стръмни и гористи банки, преди да бъдат подрязани гъста гора, то е лесно да се играе през цялото познатите феномени ехо. Точно като вълните на водата, по пътя се натъкват на пречки, отразена от него, а звукът, отразена от препятствия. Когато звуковите вълни са инцидент на препятствие под прав ъгъл, на отразените вълни се разпространяват в точно обратната посока.
Феноменът на ехо или отражение на звука от пречки пред разпространението на звукови вълни, които позволяват на един сравнително прост начин за измерване на скоростта на звука. За такъв измерване, трябва да имате часовник с втора ръка, или по-добре, хронометър. Отбелязвайки момента на изпращане на звук (вик, пляскане, чук) и времето на получаване на ехото, че е възможно да се определи скорост с звук, когато разстоянието L, за да отразяваща повърхност (или дървен материал брега) на. Скоростта на звука се определя от формулата
където Т - измерената период от време. За това изчисление, броят им е 2, защото звукът преминава два пъти разстоянието L. С тази формула е възможно да се определи разстоянието L до препятствието, знаейки, скоростта на звука в и време тон. На този принцип, както ще видим, базирани дълбочина измерване на моретата и реките с помощта на така наречените ехо сирените.
Също така е възможно да изрече измерване скоростта на звука, използвайки факта, че скоростта на разпространение на светлината много по-голяма скорост на звука (около един милион пъти). Виждаме бяла топка на пара и вече след това да чуя съдийски сигнал на приближаващия локомотив; Виждаме, мълния, и едва след известно време чуваме гръм. Скоростта на светлината е 300000 км / сек; в стоящи време не се открива скорост на трансфер на енергия по-висока в природата от тази скорост.
Ако разстоянието L, от гледна точка на наблюдение за създаване на звук едновременно с флаш светлината (например, разрушаване удар) и за измерване на времевия интервал между флаш светлина и звук пристигане на сигнала към точката за наблюдение на, скоростта на звука ще бъде:
Ако пренебрегнете това измерване на времето чао-ранен светлина от източника до точката на рецепция. Но този път толкова незначителна, че те пренебрегват практика имат възможност за не прави грешки в резултат от измерването.
Има много други по-точен начин за измерване на скоростта на звука във въздуха; с някои от тях имаме познание-komimsya по-късно. Скоростта на звука при температура от 0 ° С е равно на 331.5 m / сек, или около 1200 км / час.
За да се визуализира на стойността на тази скорост, ние се отбележи, че скоростта на съвременния реактивен SA-Mallett близо до скоростта на звука (например пътнически Ту-104 може да се развива скорост от около 1000 км / час) и дори може да е по-голям от него. Скоростта на полет на противотанкови и противовъздушни артилерийски снаряди - над 1000 м / сек, т.е. няколко пъти от скоростта на звука; ракети на скоростта на полета при извеждането на спътника в орбита още няколко от 8 км / CEK.
От което скоростта на звука зависи. Какво определя стойността на скоростта на звука във въздуха? Може да се покаже, че скоростта на разпространение на вълната в надлъжна еластична среда се изразява с формулата
където Е - т.нар насипно модул, или реципрочната стойност на свиваемостта на средата, и - плътността на средата. Значение на стойността на Е, можем да разберем следния пример.
Кликнете на велосипед помпа дръжка, вие затваряте Khodnev дупки гумен маркуч. Ако първоначалния обем на въздух под буталото е V0, p0 налягане и след пресоване на р налягане това намаление на обема и става равна Nym V. промяната на обема е равна V0 - V, и промяна по отношение-позиция. По-голямата сила, която компресира въздуха (или всеки друг газ), толкова по-голяма ще бъде относителна промяна на обема; а именно, относителна промяна на обема на газ директно пропорционално нителна на приложената сила:
В формула [1] к - е постоянна стойност, наречена свиваемостта на газа; по-малко от относителната промяната в обема за дадена сила F, толкова по-ниска свиваемост на газа. От тази формула следва, че свиваемостта е равна на относителна промяна в обема, когато налягането на устройството. Реципрочната стойност на свиваемост мост, наречен коефициент модул или обем еластичност на средата, или просто насипно еластичността.
По този начин, еластичност е сила противоположни компресиране на въздуха. Външно налягане, при които въздуха съществува, въздухът носи частиците, силата на еластичността има тенденция да го разгънете. В случай на равенство на военновъздушните сили е в равновесие. по този начин външно налягане служи като мярка за еластичност и еластичността на въздуха и други газове, е числено равно на абсолютната стойност на налягането, което упражнява газ за единица площ, т.е.. Е. за 1 см2. Fort-муле за скоростта на звука може да бъде записано като
В тази формула P - налягане на морското равнище, при 0 ° С Тя е равна на 1033,6 грама / cm2, и трябва да бъде представена в аб-lutely единици. Припомнете си, че в механика сила на единица като сила придава маса на 1 г ускорение на 1 см km / s2. Това устройство на сила, наречена Дина. Тъй като по закон на Нютон сила е равна на масата, умножена по ускорение и ускорението на тежестта е равно на 980.6 см / s2, силата, с която земята привлича един грам, равни на 980.6 абе. единици. По този начин, P zhennoe експресиран атмосферно налягане в абсолютни стойности, е равна на 1033,6 х 980,6 = 1013500 абе. единици. Абсолютната единица налягане се нарича Б а г о т Бар -. Силата на налягане от 1 дина за 1 см2.
По отношение на плътността на въздуха, след това при 0 ° С и нормално атмосферно налягане, тази плътност, т.е.. Е. тегло от 1 cm3, изразена в грамове, равна на 0,001293. Ако заместим тези стойности за Р и в последната формула, ние откриваме, че скоростта на звука е на 280 м / сек. Такава znĂ-chenie на теория първи опит на Нютон. Тази стойност е много по-различна от скоростта, с която наистина се разпространява звука във въздуха, еднакво, както вече посочихме, 331.5 m / сек при 0 ° С
Факт е, че в нашите разсъждения в обосновката на тази формула, ние не се вземат предвид едно обстоятелство. При компресиране на въздуха се увеличава налягането и следователно-telno нараства въздух твърдост. Но освен това, въздух, както и всеки газ се нагрява по време на компресия и разреждане по-SRI се охлажда. промяна на въздуха температура в води до допълнителна промяна на нейната еластичност; под натиск чрез увеличаване на температурата на еластичността на няколко СЗО-топи под вакуум - това е малко намален.
Свързани статии