Звук (звукові хвилі). Швидкість звуку

Для поширення звуку необхідна пружна середовище. У вакуумі звукові хвилі поширюватися не можуть, так як там нічому коливатися. У цьому можна переконатися на простому досвіді. Якщо помістити під скляний дзвін електричний дзвінок, то у міру викачування з-під дзвони повітря звук від дзвінка буде ставати все слабкіше і слабкіше, поки не припиниться зовсім.

Відомо, що під час грози ми бачимо спалах блискавки і лише через деякий час чуємо гуркіт грому. Це запізнювання виникає з-за того, що швидкість звуку в повітрі значно менше швидкості світла, що йде від блискавки.

Швидкість звуку в повітрі вперше була виміряна в 1636 р. французьким ученим М. Мерсенном. При температурі 20 °С вона дорівнює 343 м/с, тобто 1235 км/ч. Зауважимо, що саме до такого значення зменшується на відстані 800 м швидкість кулі, яка вилетіла з автомата Калашникова. Початкова швидкість кулі 825 м/с, що значно перевищує швидкість звуку в повітрі. Тому людина, почувши звук пострілу або свист кулі, може не турбуватися: ця куля його уже минула. Куля обганяє звук пострілу і досягає своєї жертви до того, як приходить цей звук.

Швидкість звуку в газах залежить від температури середовища: зі збільшенням температури повітря вона зростає, а зі зменшенням — спадає. При 0 °С швидкість звуку в повітрі становить 332 м/с.

В різних газах звук поширюється з різною швидкістю. Чим більше маса молекул газу, тим менше швидкість звуку в ньому. Так, при температурі 0 °С швидкість звуку у водні становить 1284 м/с, в гелії — 965 м/с, а в кисні — 316 м/с.

Швидкість звуку в рідинах, як правило, більше швидкості звуку в газах. Швидкість звуку у воді вперше була виміряна у 1826 р. Ж. Колладоном і Я. Штурмом. Свої експерименти вони проводили на Женевському озері в Швейцарії. На одному човні підпалювали порох і одночасно били в дзвін, опущений у воду. Звук цього дзвону, опущеної у воду, вчувався на іншому човні, яка перебувала на відстані 14 км від першої. За інтервалом часу між спалахом світлового сигналу і приходом звукового сигналу визначили швидкість звуку у воді. При температурі 8°С вона виявилася рівною 1440 м/с.

Швидкість звуку в твердих тілах більше, ніж в рідинах і газах. Якщо прикласти вухо до рейки, то після удару з іншого кінця рейки чутно два звуку. Один з них досягає вуха по рейці, інший — по повітрю.

Хорошою провідністю звуку має земля. Тому в старі часи при облозі в фортечних стінах поміщали «слухачей», які по звуку, переданому землею, могли визначити, чи веде ворог підкоп до стін, чи ні. Прикладаючи вухо до землі, також стежили за наближенням ворожої кінноти.

Тверді тіла добре проводять звук. Завдяки цьому люди, що втратили слух, інший раз здатні танцювати під музику, яка доходить до слухових нервів не через повітря і зовнішнє вухо, а через підлогу і кістки.

Швидкість звуку можна визначити, знаючи довжину хвилі і частоту (або період) коливань:

u = λv, u = λ/T.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Електричне поле