Mis on heli kiirus?



Maa atmosfääris heli kiirus see on 343 meetrit sekundis; või 1 km 2,91 sekundis või üks miil 4,69 sekundis.

Heli kiirus ideaalses gaasis sõltub ainult selle temperatuurist ja koostisest. Kiirusel on nõrk sõltuvus sagedusest ja tavalise õhu rõhust, mis erineb natuke ideaalsest käitumisest.

Mis on heli kiirus?

Tavaliselt tähendab heli kiirus kiirust, millega helilained õhu kaudu liiguvad. Siiski sõltub heli kiirus sõltuvalt ainest. Näiteks liigub heli aeglasemalt gaasides, liigub kiiremini vedelikes ja isegi kiiremini tahkistes.

Kui helikiirus õhus on 343 meetrit sekundis, tähendab see, et see sõidab vees 1 484 meetri sekundis ja rauas umbes 5 120 meetrit sekundis. Erakordselt kõva materjaliga, nagu näiteks teemant, liigub heli 12 000 meetri sekundis. See on suurim kiirus, millega heli normaalsetes tingimustes sõidab.

Tahkete ainete helilained koosnevad gaasides ja vedelikes olevast kompressioonlainest ja erinevat tüüpi lainetest, mida nimetatakse pöörlevateks laineteks ja mis esinevad ainult tahketes ainetes. Tavaliselt liiguvad tahkete osakeste pöörlevad lained erineva kiirusega.

Kompresseerimislainete kiirus tahkes aines määratakse söötme kokkusurutavuse, tiheduse ja elastsuse mooduli järgi. Pöördlainete kiirust määravad ainult mooduli ristlõike tihedus ja moodul.

Dünaamilises vedelikus kasutatakse vedelas keskkonnas, kas gaasis või vedelikus, heli kiirust, kasutades suhtelist mõõdet keskmise kiirusega objekti kiiruse suhtes..

Objekti kiiruse suhet valguse kiirusega vedelikus nimetatakse objekti märtsi numbriks. 1. märtsil kiiremini liikuvaid objekte nimetatakse ülehelikiirusel liikuvateks objektideks.

Põhimõisted

Heli edastamist saab illustreerida mudeliga, mis koosneb juhtmetega ühendatud kuulide seeriatest.

Reaalses elus esindavad pallid molekule ja niidid esindavad nende vahelisi seoseid. Heli läbib mudelit, mis tihendab ja laiendab niidid, edastades energiat naaberpallidele, mis omakorda edastavad energia oma niitidele ja nii edasi..

Mudeli kiirus sõltub keermete jäikusest ja kuulide massist.

Niikaua kui pallide vaheline ruum on konstantne, edastavad jäigemad lõngad energiat kiiremini ja rohkem massiga ülekantavad pallid aeglasemalt. Sellise mudeliga saab mõista ka selliseid mõjusid nagu hajumine ja peegeldus.

Igas reaalses materjalis nimetatakse keermete jäikust elastsusmooduliks ja mass vastab tihedusele. Kui kõik muud asjad on võrdsed, liigub heli aeglasemalt spongyes materjalides ja kiiremini jäigemates materjalides.

Näiteks liigub heli nikliga 1,59 korda kiiremini kui pronks, sest nikli jäikus on samal tihedusel suurem.

Samamoodi liigub heli kerge vesinikgaasiga (protium) 1,41 korda kiiremini kui raskes vesinikgaasis (deuteeriumis), kuna rasketel gaasidel on sarnased omadused, kuid selle tihedus on kaks korda suurem.

Samal ajal liigub "tihendustüüp" heli kiiremini kui vedelike ja liigub vedelikes kiiremini kui gaasides..

See mõju on tingitud asjaolust, et tahkete ainete kokkusurumine on suurem kui vedelikud, samas kui vedelikke on raskem suruda kui gaase..

Tihenduslained ja pöörlevad lained

Gaasis või vedelikus koosneb heli kompressioonlainetest. Tahketes ainetes levivad lained kahe erineva laine tüübi kaudu. Pikisuunaline laine on seotud sõidu suunas surve ja dekompressiooniga; see on samasugune protsess gaasides ja vedelikes, analoogse kompressioonlainega tahkistes.

Gaasides ja vedelikes on ainult tihenduslaineid. Täiendav laine tüüp, mida nimetatakse põiklaine või pöördlaine, esineb ainult tahketes ainetes, kuna ainult tahked ained võivad taluda elastseid deformatsioone.

Seda seetõttu, et söötme elastne deformatsioon on risti sõidusuuna suhtes. Deformeerunud pöörlemise suunda nimetatakse seda tüüpi laine polarisatsiooniks. Üldiselt esinevad põiklained ortogonaalsete polariseerumiste paarina.

Neil erinevatel lainete tüüpidel on sama sagedusega erinevad kiirused. Seetõttu võivad nad erinevatel aegadel jõuda vaatlejani. Sellise olukorra näide ilmneb maavärinates, kus ägedad tihenduslained jõuavad esimesena ja võnkumised põiklained saabuvad sekundit hiljem.

Vedelike lainete kokkusurumise kiirus määratakse söötme kokkusurutavuse ja tihedusega.

Tahkete ainete puhul on kompressioonlained analoogsed vedelikes leiduvatega, sõltuvalt elastsuse, läbilaskvuse ja täiendavate tegurite poolest..

Pöörlemaalade kiirust, mis tekivad ainult tahketes ainetes, määrab ainult ristlõike moodul ja mooduli tihedus..

Viited

  1. Heli kiirus mitmesugustes massmaterjalides. Hyper Physics Välja otsitud hüperfüüsikast.phy-astr.gsu.edu.
  2. Heli kiirus. Välja otsitud aadressilt mathpages.com.
  3. Akustika juhtkäsk. (2001). New York, Ameerika Ühendriigid. McGraw-Hill. Välja otsitud veebisaidilt wikipedia.com.
  4. Heli kiirus vees temperatuuridel. Engineering Toolbox. Välja otsitud insenertoolbox.com-lt.
  5. Heli kiirus õhus. Muusika-märkmete füüsika. Välja otsitud aadressilt phy.mtu.edu.
  6. Atmosfääri mõju helikiirusele. (1979). Kaitsealase tehnilise informatsiooni keskuse tehniline aruanne Välja otsitud veebisaidilt wikipedia.com.