Keterangan dan formula kelajuan bunyi, pengiraan, faktor

The Kelajuan bunyi Ia bersamaan dengan kelajuan yang mana gelombang membujur disebarkan dalam medium tertentu, menghasilkan tekanan dan ekspansi berturut -turut, yang diterjemahkan oleh otak sebagai bunyi.

Oleh itu, gelombang bunyi bergerak jarak tertentu per unit masa, yang bergantung pada medium yang mana ia bergerak. Sesungguhnya, gelombang bunyi memerlukan medium material untuk menghasilkan tekanan dan ekspansi yang kita sebutkan pada mulanya. Itulah sebabnya bunyi tidak tersebar.

Rajah 1. Pesawat supersonik memecahkan halangan bunyi. Sumber: Pixbay

Tetapi ketika kita hidup tenggelam di lautan udara, gelombang bunyi mempunyai cara untuk bergerak dan membenarkan uji bakat. Kelajuan bunyi di udara dan pada 20 ºC adalah 343 m/s (1087 kaki/s) kira -kira, atau kira -kira 1242 km/j jika lebih disukai.

Untuk mencari kelajuan bunyi dalam medium, anda perlu tahu sedikit tentang sifat -sifat ini.

Oleh kerana medium bahan diubah suai secara bergantian supaya bunyi dapat tersebar, adalah baik untuk mengetahui betapa mudahnya atau sukar untuk mengubahnya. Modul mampatan B menawarkan maklumat itu kepada kami.

Sebaliknya, ketumpatan medium, dilambangkan sebagai ρ Ia juga akan relevan. Mana -mana medium mempunyai inersia yang diterjemahkan ke dalam rintangan ke arah gelombang bunyi, di mana kelajuan mereka akan lebih rendah.

[TOC]

Cara mengira kelajuan bunyi?

Kelajuan bunyi dalam medium bergantung pada sifat elastik, dan inersia yang membentangkan. Menjadi v Kelajuan bunyi, secara umum adalah benar bahawa:

Harta elastik diwakili dengan modul volumetrik B, manakala harta inersia diberikan oleh ketumpatan. Oleh itu:

Ungkapan ini sah untuk bunyi dengan menggerakkan cecair seperti udara, sebagai contoh.

Boleh melayani anda: magnitud vektor

Undang -undang Hooke menetapkan bahawa ubah bentuk di tengah adalah berkadar dengan usaha yang digunakan. Pemalar perkadaran adalah tepat modul mampatan atau modul volumetrik bahan, yang ditakrifkan sebagai:

B = - ubah bentuk/ubah bentuk kesatuan

Ubah bentuk kesatuan adalah perubahan dalam jumlah  Dv dibahagikan antara jumlah asal V_{Sama ada}. Seperti yang dikatakan antara jilid, ia tidak mempunyai dimensi. Tanda kurang sebelum ini B bermaksud yang diberikan usaha yang dibuat, yang merupakan peningkatan tekanan, jumlah akhir kurang dari awal. Dengan semua ini kita dapat:

B = -δP/ (δV/v_{Sama ada})

Dalam gas, modul volumetrik adalah berkadar dengan tekanan P, Menjadi pemalar yang berkadar γ, pemalar adiabatik gas dipanggil. Cara ini:

B = γp

Unit B sama dengan tekanan. Akhirnya kelajuan kekal:

Kelajuan bunyi dalam gas ideal dan pepejal yang dilanjutkan

Dengan mengandaikan bahawa medium adalah gas yang ideal, tekanan dapat diganti P Dalam ungkapan yang diberikan untuk kelajuan. Untuk gas ideal ia dipenuhi bahawa:

Di mana ρ Ia adalah ketumpatan, seperti yang kita katakan sebelumnya, R Ia adalah pemalar gas, M Ia adalah jisim molekul dan T Ia adalah suhu mutlak di kelvin. Dengan cara ini kelajuan bunyi dalam gas ideal telah:

Rajah 2. Oleh itu, bunyi bergerak dalam medium. Sumber: Wikimedia Commons. Christophe Dang Ngoc Chan (CDANG) [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Sekarang mari kita lihat apa yang berlaku jika medium adalah pepejal lanjutan. Dalam kes ini, harta lain dari medium mesti diambil kira, yang merupakan tindak balas anda terhadap usaha ricih atau memotong:

Di mana S Ia adalah modul potong yang mana rujukan dibuat. Dalam semua ini kita menganggap medium isotropik, iaitu, yang sifatnya selalu sama.

Boleh melayani anda: peleburan terma

Faktor di mana kelajuan bunyi bergantung

Seperti yang telah kita lihat, kelajuan bunyi dalam medium dapat ditentukan dengan mengetahui sifat medium tersebut. Bahan yang sangat elastik membiarkan bunyi tersebar lebih mudah, sementara yang paling padat menentang.

Suhu adalah satu lagi faktor penting. Dari persamaan untuk kelajuan bunyi dalam gas yang ideal, dapat dilihat bahawa pada suhu yang lebih tinggi T, kelajuan yang lebih tinggi. Seperti biasa, semakin besar jisim molekul M, kelajuan yang lebih rendah.

Oleh itu kelajuan bunyi tidak ketat tetap, kerana keadaan atmosfera dapat memperkenalkan variasi nilai. Diharapkan pada ketinggian yang lebih tinggi di atas paras laut, di mana suhu menjadi lebih rendah, kelajuan bunyi turun.

Dianggarkan bahawa di udara, kelajuan bunyi meningkat sebanyak 0.6 m/s per 1º C yang naik suhu. Di dalam air, meningkat 2.5 m/s setiap ketinggian 1 º c.

Selain faktor -faktor yang disebutkan di atas -Elasticity, ketumpatan dan suhu -ada yang lain yang terlibat dalam penyebaran gelombang bunyi mengikut medium, seperti: sebagai contoh:

-Kelembapan udara

-Salinitas air

-Tekanan

Bunyi dan suhu

Dari yang di atas ia mengikuti bahawa suhu benar -benar merupakan faktor penentu dalam kelajuan bunyi dalam medium.

Oleh kerana bahan itu dipanaskan, molekulnya memperoleh lebih cepat dan dapat bertembung lebih kerap. Dan semakin mereka bertembung, semakin besar kelajuan bunyi di dalamnya.

Bunyi yang bergerak melalui atmosfera biasanya menarik, kerana dalam hal ini kita tenggelam dan kita menghabiskan sebahagian besar masa. Dalam kes ini, hubungan antara kelajuan bunyi dan suhu adalah seperti berikut:

331 m/s adalah kelajuan bunyi di udara pada 0 º c. Pada 20 º C, bersamaan dengan 293 Kelvin, kelajuan bunyi adalah 343 m/s, seperti yang disebutkan pada mulanya.

Boleh melayani anda: 13 contoh undang -undang pertama Newton dalam kehidupan sebenar

Nombor Mach

Nombor Mach adalah tidak ada yang diberikan oleh kota antara kelajuan objek, biasanya kapal terbang, dan kelajuan bunyi. Sangat mudah untuk mengetahui berapa cepat pesawat bergerak berkenaan dengan suara.

Menjadi M Nombor Mach, V kelajuan objek -pesawat-, dan v_s Kelajuan bunyi, kita ada:

M = v/v_s

Sebagai contoh, jika pesawat bergerak ke Mach 1, kelajuannya sama dengan bunyi, jika ia bergerak ke Mach 2 adalah dua kali ganda dan sebagainya. Beberapa pesawat ketenteraan eksperimen tanpa pemandu telah mencapai Mach 20.

Bunyi bunyi di media yang berbeza (udara, keluli, air ...)

Hampir selalu bunyi bergerak lebih cepat dalam pepejal daripada dalam cecair, dan pada gilirannya lebih cepat dalam cecair daripada gas, walaupun terdapat beberapa pengecualian. Faktor penentu adalah keanjalan alam sekitar, yang lebih besar sebagai perpaduan antara atom atau molekul yang membuatnya,.

Contohnya, di dalam air bunyi bergerak lebih cepat daripada di udara. Ini segera diperhatikan dengan menenggelamkan kepala di laut. Bunyi enjin kapal jauh dapat dilihat lebih mudah daripada ketika mereka keluar dari air.

Kemudian kelajuan bunyi untuk media yang berbeza, dinyatakan dalam m/s:

• Udara (0 ºC): 331
• Udara (100 ºC): 386
• Air tawar (25 ºC): 1493
• Air laut (25 ºC): 1533

Pepejal pada suhu bilik

• Keluli (Karbon 1018): 5920
• Besi manis: 5950
• Tembaga: 4660
• Tembaga Rolled: 5010
• Perak: 3600
• Kaca: 5930
• Polystirene: 2350
• Teflon: 1400
• Porselin: 5840

Rujukan

1. Elcomer. Jadual laju untuk bahan yang telah ditetapkan. Pulih dari: Elcomer.com.
2. Periuk. Kelajuan bunyi. Pulih dari: NASA.Gov
3. Tippens, ms. 2011. Fizik: Konsep dan aplikasi. Edisi ke -7. McGraw Hill
4. Serway, r., Vulle, c. 2011. Asas Fizik. 9^na Ed. Pembelajaran Cengage.
5. Sevilla University. Nombor Mach. Pulih dari: Laplace.kita.adalah