Qual è la velocità del suono nell'aria? Determinazione della velocità del suono nell'aria mediante il metodo delle onde stazionarie
Quanto velocemente viaggia il suono?
La velocità del suono dipende dal mezzo in cui viaggia. Quindi il suono si muove nell'aria alla velocità di 344 m/s. Tuttavia, se la temperatura, la pressione e l’umidità dell’aria variano, anche la velocità del suono cambia. Attraverso un mezzo liquido, come l'acqua, il suono viaggia ad una velocità di circa 1500 m/s. Il suono viaggia ancora più velocemente attraverso i solidi: 2500 m/s attraverso la plastica dura, 5000 m/s attraverso l'acciaio e circa 6000 m/s attraverso alcuni tipi di vetro.
Il suono può rimbalzare sugli oggetti allo stesso modo della luce?
Le onde sonore vengono riflesse da superfici dure, lisce e piatte (pareti, porte), come le onde luminose di uno specchio. Se tra il ritorno dell'eco (o riflessione) e l'invio del suono originale trascorre più di 0,1 s, allora li sentiamo come due suoni separati, il suono riflesso viene chiamato eco. Se la differenza di tempo tra l'arrivo dell'eco riflesso e il suono inviato è minore, allora vengono miscelati. Ciò aumenta la durata complessiva del suono. Questo fenomeno è noto come riverbero.
Speciali stanze fonoassorbenti sono completamente rivestite dall'interno con materiali morbidi di una certa consistenza. Pareti, soffitti e pavimenti catturano quasi tutta l'energia sonora e non vi è alcuna riflessione del suono sotto forma di eco o riverbero. Tali stanze sono chiamate stanze silenziose: tutti i suoni in esse contenuti sono ovattati.
Le balene da caccia, come le balene beluga, producono clic acustici simili a quelli prodotti dai pipistrelli. Questi impulsi si riflettono come un'eco, informando la balena sugli oggetti vicini.
Misuriamo il suono
Velocità in base al numero di Mach
Alcuni aerei possono volare a velocità superiori a quella del suono; sulla scala Mach corrisponde al numero M=1. Un'onda di compressione viene generata attorno a un aereo supersonico in volo, che viaggia sotto forma di un tonfo forte e profondo noto come boom sonico (quando l'aereo rompe la barriera del suono). L'impatto potrebbe rivelare la presenza di un aereo stealth, il bombardiere B-2, quindi tali aerei solitamente volano a una velocità leggermente inferiore a Mach 1.
La velocità di crociera del B-2 è di circa 700 km/h.
Numero di mach
La velocità del suono può essere descritta sulla scala di Mach. L'unità di misura è rappresentata come un numero comparativo del rapporto tra la velocità dell'aereo e la velocità del suono in determinate condizioni. Il numero di Mach prende il nome dallo scienziato austriaco Ernst Mach (1838-1916).
La velocità del suono nell'aria ad una temperatura di 20 gradi e ad una pressione atmosferica standard al livello del mare corrisponde a circa 1238 km/h. Pertanto, un oggetto che si muove altrettanto velocemente ha una velocità di M = 1 in numeri di Mach.
Molto in alto sopra il suolo, dove la temperatura e la pressione dell'aria sono inferiori al normale, la velocità del suono è di 1062 km/h. Quindi Mach 1,5 corrisponde a 1593 km/h.
10 dB è il suono più silenzioso che le nostre orecchie riescono a rilevare, come il ticchettio di un orologio.
20 dB – sussurro
40 dB – conversazione calma tra le persone circostanti
50 dB – televisione o radio nella gamma audio media
60 dB – conversazione piuttosto rumorosa
70 dB – elettrodomestici: aspirapolvere o raccoglitrice domestica
80 dB – treno in transito in stazione
100 dB – macchina o martello pneumatico molto rumoroso per lavori stradali
120 dB – aereo a reazione in decollo
Sulla scala dei decibel, ogni gap di 10 dB rappresenta un aumento di energia di 10 volte. Ad esempio, 60 dB è un suono dieci volte più forte di 50 dB.
Più calda è l'acqua, maggiore è la velocità del suono. Quando ci si immerge a profondità maggiori, aumenta anche la velocità del suono nell'acqua. I chilometri orari (km/h) sono un'unità di misurazione della velocità non sistematica.
E nel 1996 è stata lanciata la prima versione del sito con calcoli istantanei. Già negli autori antichi si trova l'indicazione che il suono è causato dal movimento oscillatorio del corpo (Tolomeo, Euclide). Aristotele nota che la velocità del suono ha un valore finito e immagina correttamente la natura del suono.
Velocità del suono nei gas e nei vapori
Nei mezzi multifase, a causa dei fenomeni di assorbimento anelastico di energia, la velocità del suono, in generale, dipende dalla frequenza di oscillazione (si osserva cioè una dispersione di velocità). Ad esempio, la stima della velocità delle onde elastiche in un mezzo poroso a due fasi può essere eseguita utilizzando le equazioni della teoria di Bio-Nikolaevskij. A frequenze sufficientemente elevate (al di sopra della frequenza di Biot) in un tale mezzo si formano non solo onde longitudinali e trasversali, ma anche un'onda longitudinale del secondo tipo.
Nell'acqua pura la velocità del suono è di circa 1500 m/s (vedi esperimento Colladon-Sturm) e aumenta con l'aumentare della temperatura. Un oggetto che si muove alla velocità di 1 km/h percorre un chilometro in un'ora. Se non ti trovi nell'elenco dei fornitori, noti un errore o hai dati numerici aggiuntivi per colleghi sull'argomento, faccelo sapere.
Le informazioni presentate sul sito non sono ufficiali e vengono fornite solo a scopo informativo. A terra, il passaggio dell'onda d'urto viene percepito come un botto, simile al suono di uno sparo. Avendo superato la velocità del suono, l'aereo attraversa quest'area di maggiore densità dell'aria, come se la perforasse, rompendo la barriera del suono. Per molto tempo, il superamento della barriera del suono è sembrato un problema serio per lo sviluppo dell'aviazione.
Numeri di Mach di volo M(∞), leggermente superiori al numero critico M*. Il motivo è che ai numeri M(∞) > M* si verifica una crisi ondosa, accompagnata dalla comparsa di resistenza ondosa. 1) porte nelle fortezze.
Perché è buio nello spazio? È vero che le stelle cadono? Una velocità il cui numero di Mach supera 5 è detta ipersonica. La velocità supersonica è la velocità di movimento di un corpo (flusso di gas) che supera la velocità del suono in condizioni identiche.
Scopri cos'è "VELOCITÀ SUPERSONICA" in altri dizionari:
Il suono viaggia molto più velocemente nei solidi che nell'acqua o nell'aria. Un'onda è, in un certo senso, il movimento di qualcosa che si diffonde nello spazio. Un'onda è un processo di movimento nello spazio di cambiamento di stato. Immaginiamo come si propagano le onde sonore nello spazio. Questi strati vengono compressi, il che a sua volta crea una pressione eccessiva, che colpisce gli strati d'aria vicini.
Questo fenomeno viene utilizzato nel rilevamento di difetti ad ultrasuoni nei metalli. Dalla tabella si evince che al diminuire della lunghezza d'onda diminuisce la dimensione dei difetti del metallo (cavità, inclusioni estranee) rilevabili da un fascio di ultrasuoni.
Il fatto è che quando ci si sposta a velocità di volo superiori a 450 km/h, alla normale resistenza dell'aria inizia ad aggiungersi la resistenza delle onde, che è proporzionale al quadrato della velocità. La resistenza delle onde aumenta bruscamente quando la velocità dell'aereo si avvicina alla velocità del suono, molte volte superiore alla resistenza associata all'attrito e alla formazione di vortici.
Qual è la velocità del suono?
Oltre alla velocità, la resistenza delle onde dipende direttamente dalla forma del corpo. Pertanto, l'ala spazzata riduce notevolmente la resistenza dell'onda. Un ulteriore aumento dell'angolo di attacco durante le manovre porta alla diffusione dello stallo su tutta l'ala, alla perdita di controllabilità e allo stallo dell'aereo. Un'ala rivolta in avanti è parzialmente esente da questo inconveniente.
Durante la creazione di un'ala spostata in avanti, sono sorti problemi complessi, principalmente associati alla divergenza elastica positiva (o semplicemente alla torsione e alla successiva distruzione dell'ala). Le ali in alluminio e persino leghe di acciaio soffiate attraverso tubi supersonici furono distrutte. Fu solo negli anni '80 che emersero materiali compositi in grado di combattere la torsione utilizzando avvolgimenti di fibre di carbonio appositamente orientati.
Perché il suono si propaghi è necessario un mezzo elastico. Nel vuoto le onde sonore non possono propagarsi perché non c’è nulla che possa vibrare. Alla temperatura di 20 °C corrisponde a 343 m/s, ovvero 1235 km/h. Si noti che è a questo valore che la velocità di un proiettile sparato da un fucile d'assalto Kalashnikov diminuisce a una distanza di 800 m.
Il suono viaggia a velocità diverse nei diversi gas. Inserisci il valore che desideri convertire (velocità del suono nell'aria). Nei settori della tecnologia moderna e degli affari, il vincitore è colui che riesce a fare tutto rapidamente.
Velocità del suono- la velocità di propagazione delle onde elastiche in un mezzo: sia longitudinale (nei gas, liquidi o solidi) che trasversale, di taglio (nei solidi). È determinato dall'elasticità e dalla densità del mezzo: di norma, la velocità del suono nei gas è inferiore a quella dei liquidi e nei liquidi è inferiore a quella dei solidi. Inoltre, nei gas, la velocità del suono dipende dalla temperatura di questa sostanza, nei cristalli singoli, dalla direzione della propagazione delle onde. Solitamente indipendente dalla frequenza e dall'ampiezza dell'onda; nei casi in cui la velocità del suono dipende dalla frequenza si parla di dispersione del suono.
YouTube enciclopedico
- UN, con velocità iniziale tu durante il periodo ∆ T, ha una velocità finita v = tu + UN×∆ T.
- Un corpo che si muove con accelerazione costante UN, con velocità iniziale tu e velocità finale v, ha una velocità media ∆ v = (tu + v)/2.
- Aerei passeggeri con motori turbofan: la velocità di crociera degli aerei passeggeri va da 244 a 257 metri al secondo, che corrisponde a 878–926 chilometri orari o M = 0,83–0,87.
- Treni ad alta velocità (come gli Shinkansen in Giappone): tali treni raggiungono velocità massime da 36 a 122 metri al secondo, cioè da 130 a 440 chilometri orari.
- Le persone camminano a una velocità di circa 1,4 metri al secondo, ovvero 5 chilometri all’ora, e corrono a velocità fino a circa 8,3 metri al secondo, ovvero 30 chilometri all’ora.
Già negli autori antichi si trova l'indicazione che il suono è causato dal movimento oscillatorio del corpo (Tolomeo, Euclide). Aristotele nota che la velocità del suono ha un valore finito e immagina correttamente la natura del suono. I tentativi di determinare sperimentalmente la velocità del suono risalgono alla prima metà del XVII secolo. F. Bacon nel New Organon ha sottolineato la possibilità di determinare la velocità del suono confrontando gli intervalli di tempo tra un lampo di luce e il suono di uno sparo. Utilizzando questo metodo, diversi ricercatori (M. Mersenne, P. Gassendi, W. Derham, un gruppo di scienziati dell'Accademia delle Scienze di Parigi - D. Cassini, Picard, Huygens, Roemer) hanno determinato il valore della velocità del suono (a seconda nelle condizioni sperimentali, 350-390 m /Con). In teoria, la questione della velocità del suono fu considerata per la prima volta da Newton nei suoi Principia. Newton in realtà presupponeva che la propagazione del suono fosse isotermica e quindi ricevette una sottostima. Il valore teorico corretto per la velocità del suono fu ottenuto da Laplace. [ ]
Calcolo della velocità in liquidi e gas
La velocità del suono in un liquido (o gas) omogeneo si calcola con la formula:
c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho ))))Nelle derivate parziali:
c = - v 2 (∂ p ∂ v) s = - v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\ p parziale)(\partial v))\right)_(s)))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (Cp)(Cv))\left((\frac (\partial p) (\parziale v))\destra)_(T))))dove β (\displaystyle \beta) è la compressibilità adiabatica del mezzo; ρ (\displaystyle \rho) - densità; C p (\displaystyle Cp) - capacità termica isobarica; C v (\displaystyle Cv) - capacità termica isocora; p (\displaystyle p) , v (\displaystyle v) , T (\displaystyle T) - pressione, volume specifico e temperatura del mezzo; s (\displaystyle s) - entropia del mezzo.
Per soluzioni e altri sistemi fisici e chimici complessi (ad esempio gas naturale, petrolio), queste espressioni possono dare un errore molto grande.
Solidi
In presenza di interfacce, l'energia elastica può essere trasferita attraverso onde superficiali di vario tipo, la cui velocità differisce dalla velocità delle onde longitudinali e trasversali. L'energia di queste oscillazioni può essere molte volte maggiore dell'energia delle onde corporee.
Sacor 23-11-2005 11:50
In linea di principio la domanda non è così semplice come sembra, ho trovato questa definizione:
Velocità del suono, velocità di propagazione di qualsiasi fase fissa di un'onda sonora; chiamata anche velocità di fase, in contrapposizione alla velocità di gruppo. S. z. solitamente il valore è costante per una data sostanza in determinate condizioni esterne e non dipende dalla frequenza dell'onda e dalla sua ampiezza. Nei casi in cui ciò non è soddisfatto e S. z. dipende dalla frequenza, parlano di dispersione del suono.
Allora, qual è la velocità del suono in inverno, in estate, nella nebbia, sotto la pioggia? Queste sono cose che adesso mi sono incomprensibili...
Sergey13 23-11-2005 12:20
al n. 320 m/s.
TL 23-11-2005 12:43
Più il mezzo è “denso”, maggiore è la velocità di propagazione del disturbo (suono), nell'aria ca. 320-340 m/s (cadute dall'alto) 1300-1500 m/s in acqua (salata/dolce) 5000 m/s in metallo, ecc. Cioè nella nebbia la velocità del suono sarà più alta, in inverno sarà essere anche più alto, ecc.
IniziaGiocoN 23-11-2005 12:48
IniziaGiocoN 23-11-2005 12:49
Hanno risposto allo stesso tempo
Sacor 23-11-2005 13:00
Ciò significa che l'intervallo è 320-340 m/s - ho guardato il libro di consultazione, lì a 0 gradi Celsius e una pressione di 1 atmosfera la velocità del suono nell'aria è 331 m/s. Ciò significa 340 nella stagione fredda e 320 nella stagione calda.
E ora la cosa più interessante è: qual è la velocità dei proiettili delle munizioni subsoniche?
Ecco la classificazione per le cartucce di piccolo calibro, ad esempio da ada.ru:
Le cartucce standard (subsoniche) accelerano fino a 340 m/s
Cartucce ad alta velocità (alta velocità) velocità da 350 a 400 m/s
Cartucce Hyper Velocity o Extra High Velocity (velocità ultra elevata) da 400 m/s e oltre
Cioè, l'Eley Tenex 331 m/s Sable 325 m/s è considerato subsonico, ma lo Standard 341 m/s non è più considerato subsonico. Sebbene entrambi, in linea di principio, si trovino nello stesso intervallo di velocità del suono. Come questo?
Kostya 23-11-2005 13:39
IMHO, non dovresti preoccuparti così tanto di questo, non ti interessa l'acustica, ma le riprese.
Sacor 23-11-2005 13:42
citazione: Postato originariamente da Kostya:
IMHO, non dovresti preoccuparti così tanto di questo, non ti interessa l'acustica, ma le riprese.
Sì, è semplicemente interessante, altrimenti tutto è subsonico, supersonico, ma il modo in cui l'ho scavato si è rivelato completamente ambiguo.
A proposito, qual è la velocità subsonica per le riprese silenziose per x54, x39, 21:00?
John Jack 23-11-2005 13:43
Le cartucce hanno anche una variazione della velocità iniziale e dipende anche dalla temperatura.
GreenG 23-11-2005 14:15
Il suono è un'onda longitudinale elastica, la cui velocità di propagazione dipende dalle proprietà dell'ambiente. Quelli. terreno più elevato - densità dell'aria inferiore - velocità inferiore. A differenza della luce, un'onda trasversale.
È generalmente accettato che V = 340 m/s (circa).
Tuttavia, questo è disattivato
IniziaGiocoN 23-11-2005 14:40
La luce attuale ha un'onda elettromagnetica trasversale e il suono ha un'onda longitudinale meccanica. Se ho capito bene, sono collegati dall'attuale descrizione della stessa funzione matematica.
Tuttavia, questo è disattivato
Caccia 23-11-2005 14:48
La cosa interessante per me è che mentre ero in vacanza negli Urali, la pressione atmosferica massima (per un mese intero) non è mai arrivata ai parametri locali. Al momento ci sono 765 t-32. E la cosa interessante è che la temperatura è più bassa e la pressione è più bassa. Beh... per quanto ho potuto constatare personalmente,... non conduco osservazioni costanti. Ho anche ragione. Le tabelle erano quelle dell'anno scorso per la pressione di 775 mm Hg. Forse la mancanza di ossigeno nella nostra zona è parzialmente compensata dall'aumento della pressione atmosferica. Ho fatto una domanda al mio dipartimento, risulta che NON ci sono DATI! E queste sono le persone che creano tabelle di decompressione per persone come me! E per il personale militare, il jogging (per l'esercizio fisico) è vietato nelle nostre Palestina, perché... mancanza di ossigeno. Penso che se manca l'ossigeno vuol dire che quello che viene sostituito è...azoto, cioè la densità è diversa. E se guardi tutto questo e conti, devi essere uno sparatutto di classe galattica. Ho deciso da solo (mentre il signore studiava attentamente la calcolatrice e l'ufficio doganale lavorava sui miei pacchi): per 700, no, no, perché preoccuparsi di sparare con le cartucce.
Così ho scritto e pensato. Dopotutto, ha sputato e imprecato più di una volta, beh, al diavolo tutto questo. Perché andare al campionato? Competere con chi?
...Leggi il forum e ricominci a parlare. Dove trovare proiettili, matrici, ecc.
CONCLUSIONE: Una terribile dipendenza dalla comunicazione con persone simili che amano le armi - homo... (suggerisco di trovare una continuazione dell'espressione)
GreenG 23-11-2005 16:02
citazione: Originariamente pubblicato da StartGameN:Posso svilupparlo - il mio diploma si chiamava "Interazioni acustoelettromagnetiche non lineari in cristalli con elettrostrizione quadratica"
IniziaGiocoN 23-11-2005 16:24
Non sono un fisico teorico qui, quindi non ci sono stati “esperimenti”. Si è tentato di tenere conto della derivata seconda e di spiegare il verificarsi della risonanza.
Ma l'idea è giusta
Khabarovsk 23-11-2005 16:34
Posso stare qui sul bordo e ascoltare? Non interferirò, onestamente. Saluti, Alexey
Antti 23-11-2005 16:39
citazione: Originariamente pubblicato da GreenG:A quanto pare il principale metodo sperimentale era quello di colpire il cristallo con un magnete?
Un magnete quadrato su un cristallo curvo.
Sacor 23-11-2005 19:03
Poi un'altra domanda: perché il rumore di uno sparo sembra più forte in inverno che in estate?
SVIREPPEY 23-11-2005 19:27
Ti dirò tutto questo.
Le munizioni sono vicine alla velocità del suono.22lr. Mettiamo un moder sulla canna (per eliminare il rumore di sottofondo) e spariamo a cento, per esempio. E poi tutte le cartucce possono essere facilmente divise in subsoniche (puoi sentire come vola nel bersaglio - si verifica una leggera "scoreggia") e supersoniche - quando colpisce il bersaglio sbatte così tanto che l'intera idea con la mod va giù il drenaggio. Da subsonico posso citare tempo, biathlon, da quelli importati - RWS Target (beh, non ne conosco molti e la scelta nei negozi non è così buona). Da quelle supersoniche, ad esempio le cartucce Lapua Standard, economiche, interessanti, ma molto rumorose. Quindi prendiamo le velocità iniziali dal sito Web del produttore ed ecco l'intervallo approssimativo in cui si trova la velocità del suono a una determinata temperatura di ripresa.
IniziaGiocoN 23-11-2005 19:56
Poi un'altra domanda: perché il rumore di uno sparo sembra più forte in inverno che in estate?
In inverno indossano cappelli e quindi il loro udito diventa ottuso
STASIL0V 23-11-2005 20:25
Ma seriamente: a quale scopo è necessario conoscere la reale velocità del suono in determinate condizioni (da un punto di vista pratico)? l'obiettivo solitamente determina i mezzi e i metodi/l'accuratezza della misurazione. Per me, sembra che non sia necessario conoscere questa velocità per colpire un bersaglio o durante la caccia (a meno che, ovviamente, senza silenziatore)...
Parshev 23-11-2005 20:38
In effetti, la velocità del suono è in una certa misura il limite per il volo stabilizzato di un proiettile. Se guardi un corpo in accelerazione, fino alla barriera del suono la resistenza dell'aria aumenta, subito prima della barriera in modo abbastanza brusco, e poi, dopo aver superato la barriera, diminuisce bruscamente (ecco perché gli aviatori erano così ansiosi di raggiungere la velocità supersonica). Durante la frenata, l'immagine viene costruita nell'ordine inverso. Cioè, quando la velocità cessa di essere supersonica, il proiettile subisce un brusco salto nella resistenza dell'aria e può fare una capriola.
vyacheslav 23-11-2005 20:38
Tutto si è rivelato completamente ambiguo.
La conclusione più interessante dell'intero argomento.
q123q 23-11-2005 20:44
E quindi, compagni, la velocità del suono dipende direttamente dalla temperatura, maggiore è la temperatura, maggiore è la velocità del suono, e non viceversa, come notato all'inizio dell'argomento.
*************** /------- |
velocità del suono a=\/ k*R*T (così viene designata la radice)
Per l'aria k = 1,4 è l'indice adiabatico
R = 287 - costante del gas specifica per l'aria
T - temperatura in Kelvin (0 gradi Celsius corrispondono a 273,15 gradi Kelvin)
Cioè a 0 gradi Celsius a=331,3 m/s
Pertanto, nell'intervallo -20 +20 Celsius, la velocità del suono varia da 318,9 a 343,2 m/s
Penso che non sorgeranno più domande.
Quanto al motivo per cui tutto ciò è necessario, è necessario quando si studiano i regimi di flusso.
Sacor 24-11-2005 10:32
In modo esaustivo, ma la velocità del suono non dipende dalla densità e dalla pressione?
MORSO 24-11-2005 12:41
[B] Se guardi un corpo in accelerazione, fino alla barriera del suono, la resistenza dell'aria aumenta, subito prima della barriera in modo abbastanza brusco, e poi, dopo aver superato la barriera, diminuisce bruscamente (ecco perché gli aviatori erano così ansiosi di raggiungere il potere supersonico) velocità).
Ho già praticamente dimenticato la fisica, ma per quanto ricordo, la resistenza dell'aria aumenta con l'aumentare della velocità, sia prima che dopo il "suono". Solo a livelli subsonici il contributo principale è dato dal superamento della forza di attrito con l'aria, e a livelli supersonici questa componente diminuisce drasticamente, ma aumenta la perdita di energia per creare un'onda d'urto. R. in generale, le perdite di energia stanno aumentando e, quanto più sono progressive.
Primavera Nera 24-11-2005 13:52
Sono d'accordo con q123q. Come ci è stato insegnato, la norma a 0 gradi Celsius è 330 m/s, più 1 grado - più 1 m/s, meno 1 grado - meno 1 m/s. Uno schema piuttosto funzionante per uso pratico.
Probabilmente, la norma può variare a seconda della pressione, ma la variazione sarà comunque di circa un grado metro al secondo.
B.S.
IniziaGiocoN 24-11-2005 13:55
citazione: Postato originariamente da Sacor:
Dipende. Ma: esiste la legge di Boyle, secondo la quale a temperatura costante p/p1=cost, cioè la variazione di densità è direttamente proporzionale alla variazione di pressione
Parshev 24-11-2005 14:13
Postato originariamente da Parshev:
[B]
Ho già praticamente dimenticato la fisica, ma per quanto ricordo, la resistenza dell'aria aumenta con l'aumentare della velocità, sia prima che dopo il "suono". .
Ma non l'ho mai saputo.
Cresce sia prima che dopo il suono, e in modi diversi a velocità diverse, ma cade alla barriera del suono. Cioè, 10 m/s prima della velocità del suono, la resistenza è maggiore rispetto a 10 m/s dopo la velocità del suono. Poi cresce di nuovo.
Naturalmente, la natura di questa resistenza è diversa, quindi oggetti di forme diverse attraversano la barriera in modi diversi. Prima del suono, gli oggetti a forma di goccia volano meglio, dopo il suono, con il naso affilato.
MORSO 24-11-2005 14:54
Postato originariamente da Parshev:
[B]
Cioè, 10 m/s prima della velocità del suono, la resistenza è maggiore rispetto a 10 m/s dopo la velocità del suono. Poi cresce di nuovo.
Non certamente in quel modo. Quando si attraversa la barriera del suono, la forza di resistenza TOTALE aumenta, e bruscamente, a causa di un forte aumento del consumo di energia per la formazione di un'onda d'urto. Il contributo della FORZA D'ATTRITO (o meglio, della forza di resistenza dovuta alla turbolenza dietro il corpo) diminuisce bruscamente a causa di una forte diminuzione della densità del mezzo nello strato limite e dietro il corpo. Pertanto, la forma ottimale del corpo in modalità subsonica diventa subottimale in modalità supersonica e viceversa. Un corpo a forma di goccia, aerodinamico a livelli subsonici, crea un'onda d'urto molto potente a temperature supersoniche, e subisce una forza di trascinamento TOTALE molto maggiore, rispetto ad uno appuntito ma con la parte posteriore "smussata" (che è praticamente irrilevante a livelli supersonici). temperature). Durante la transizione inversa, la parte posteriore non aerodinamica crea una maggiore turbolenza e una conseguente forza di trascinamento rispetto alla carrozzeria a goccia. In generale, un’intera sezione di fisica generale – l’idrodinamica – è dedicata a questi processi, ed è più facile leggere un libro di testo. E lo schema che hai delineato, per quanto posso giudicare, non corrisponde alla realtà.
Cordiali saluti. MORSO
GreenG 24-11-2005 15:38
citazione: Postato originariamente da Parshev:Prima del suono, gli oggetti a forma di goccia volano meglio, dopo il suono, con il naso affilato.
Evviva!
Tutto ciò che resta è inventare un proiettile che possa volare con il muso in avanti con un super suono e con il culo dopo aver attraversato la barriera.
La sera prenderò del cognac per la mia testa luminosa!
Machete 24-11-2005 15:43
Ispirato dalla discussione (off).
Signori, avete bevuto scarafaggi?
MORSO 24-11-2005 15:56
Ricetta, per favore.
Antti 24-11-2005 16:47
In generale, a questi processi è dedicata un'intera sezione della fisica generale: l'idrodinamica...
Cosa c'entra l'Idra con tutto ciò?
Parshev 24-11-2005 18:35
Cosa c'entra l'Idra con tutto ciò?
E il nome è bellissimo. Naturalmente esistono processi diversi nell’acqua e nell’aria, anche se ci sono alcune cose in comune.
Qui puoi vedere cosa succede al coefficiente di resistenza alla barriera del suono (3° grafico):
http://kursy.rsuh.ru/aero/html/kurs_580_0.html
In ogni caso si verifica un brusco cambiamento nel flusso del flusso sulla barriera, che disturba il movimento del proiettile: ecco perché può essere utile conoscere la velocità del suono.
STASIL0V 24-11-2005 20:05
Tornando al piano pratico, si scopre che quando si passa al suono subsonico si verificano ulteriori "disturbi" imprevedibili che portano alla destabilizzazione del proiettile e ad un aumento della dispersione. Pertanto, per raggiungere obiettivi sportivi, non è necessario utilizzare in nessun caso una piccola cartuccia supersonica (e anche durante la caccia, la massima precisione possibile non danneggerà). Qual è allora il vantaggio delle cartucce supersoniche? Più (leggermente) energia e quindi forza letale? E questo va a scapito della precisione e di più rumore. Vale la pena usare il supersonico 22lr?
gyrud 24-11-2005 21:42
citazione: Postato originariamente da Hunt:
E per il personale militare, il jogging (per l'esercizio fisico) è vietato nelle nostre Palestina, perché... mancanza di ossigeno. Penso che se manca l'ossigeno significa che viene sostituito con...azoto,
È impossibile parlare di qualsiasi sostituzione dell'ossigeno con l'azoto perché semplicemente non c'è alcun sostituto per esso. La composizione percentuale dell'aria atmosferica è la stessa a qualsiasi pressione. Un'altra cosa è che a bassa pressione nello stesso litro di aria inalata c'è effettivamente meno ossigeno che a pressione normale, quindi si sviluppa una carenza di ossigeno. Ecco perché i piloti ad altitudini superiori a 3000 m respirano attraverso maschere con una miscela d'aria arricchita fino al 40% di ossigeno.
q123q 24-11-2005 22:04
citazione: Postato originariamente da Sacor:
In modo esaustivo, ma la velocità del suono non dipende dalla densità e dalla pressione?
Solo attraverso la temperatura.
Pressione e densità, o meglio il loro rapporto, sono strettamente legati alla temperatura
pressione/densità = R*T
cosa sono R, T, vedi il mio post sopra.
Cioè, la velocità del suono è una funzione inequivocabile della temperatura.
Parshev 25-11-2005 03:03
Mi sembra che il rapporto tra pressione e densità sia strettamente correlato alla temperatura solo nei processi adiabatici.
I cambiamenti climatici riguardano la temperatura e la pressione atmosferica?
IniziaGiocoN 25-11-2005 03:28
Domanda corretta.
Risposta: Il cambiamento climatico non è un processo adiabatico.
Ma un qualche tipo di modello deve essere utilizzato...
MORSO 25-11-2005 09:55
citazione: Postato originariamente da Antti:Cosa c'entra l'Idra con tutto ciò?
Tuttavia, sospetto che in aria e acqua il quadro possa essere leggermente diverso a causa della comprimibilità/incomprimibilità. O no?
Nella nostra università c'era un corso combinato di idrodinamica e aerodinamica, nonché un dipartimento di idrodinamica. Ecco perché ho chiamato questa sezione abbreviata. Ovviamente hai ragione, i processi nei liquidi e nei gas possono procedere diversamente, anche se c'è molto in comune.
MORSO 25-11-2005 09:59
Qual è allora il vantaggio delle cartucce supersoniche? Più (leggermente) energia e quindi forza letale? E questo va a scapito della precisione e di più rumore. Vale la pena usare il supersonico 22lr?
IniziaGiocoN 25-11-2005 12:44
La "precisione" di una piccola cartuccia è spiegata dal riscaldamento estremamente basso della canna e del proiettile di piombo sguainato, e non dalla velocità della sua partenza.
MORSO 25-11-2005 15:05
Capisco per il riscaldamento. E la mancanza di guscio? Maggiore precisione produttiva?
STASIL0V 25-11-2005 20:48
citazione: Postato originariamente da BIT:IMHO - balistica, intendi traiettoria. Meno tempo di volo significa meno disturbi esterni. In generale, sorge la domanda: poiché la transizione alla resistenza dell'aria subsonica diminuisce drasticamente, anche il momento di ribaltamento dovrebbe diminuire drasticamente e di conseguenza aumentare la stabilità del proiettile? È per questo che la cartuccia piccola è una delle più precise?
Machete 26-11-2005 02:31citazione: Postato originariamente da STASIL0V:Le opinioni erano divise. Secondo te, quando esce un proiettile supersonico, si stabilizza quando passa a subsonico. Ma secondo Parshev, al contrario, si crea un ulteriore effetto di disturbo che peggiora la stabilizzazione.
Dott. Watson 26-11-2005 12:11
Esattamente.
MORSO 28-11-2005 12:37
E non pensavo di discutere. Si limitava a fare domande e, a bocca aperta, ascoltava.
Sacor 28-11-2005 14:45
citazione: Postato originariamente da Machete:In questo caso, Parshev ha assolutamente ragione: durante la transizione transonica inversa, il proiettile viene destabilizzato. Questo è il motivo per cui la portata massima di ciascuna cartuccia specifica in LongRange è determinata dalla distanza della transizione transonica inversa.
Si scopre che un proiettile di piccolo calibro sparato ad una velocità di 350 m/s è fortemente destabilizzato da qualche parte a 20-30 m? E la precisione si deteriora in modo significativo.
Lunghezza e distanza Massa Misure di volume di solidi sfusi e prodotti alimentari Area Volume e unità di misura nelle ricette culinarie Temperatura Pressione, sollecitazione meccanica, modulo di Young Energia e lavoro Potenza Forza Tempo Velocità lineare Angolo piano Efficienza termica ed efficienza del carburante Numeri Unità di misura della quantità di informazioni Tassi di cambio Dimensioni dell'abbigliamento e delle calzature da donna Taglie dell'abbigliamento e delle calzature da uomo Velocità angolare e frequenza di rotazione Accelerazione Accelerazione angolare Densità Volume specifico Momento di inerzia Momento di forza Coppia Calore specifico di combustione (in massa) Densità di energia e calore specifico di combustione del carburante (in volume) Differenza di temperatura Coefficiente di dilatazione termica Resistenza termica Conducibilità termica specifica Capacità termica specifica Esposizione all'energia, potenza di radiazione termica Densità del flusso di calore Coefficiente di trasferimento del calore Flusso volumetrico Flusso di massa Flusso molare Densità del flusso di massa Concentrazione molare Concentrazione di massa in soluzione Viscosità dinamica (assoluta) Viscosità cinematica Tensione superficiale Permeabilità al vapore Permeabilità al vapore, velocità di trasferimento del vapore Livello sonoro Sensibilità del microfono Livello di pressione sonora (SPL) Luminosità Intensità luminosa Illuminazione Computer grafica Risoluzione Frequenza e lunghezza d'onda Potenza diottrica e lunghezza focale Potenza diottrica e ingrandimento della lente (×) Carica elettrica Densità di carica lineare Densità di carica superficiale Densità di carica volumetrica Corrente elettrica Densità lineare di corrente Densità di corrente superficiale Intensità del campo elettrico Potenziale elettrostatico e tensione Resistenza elettrica Resistività elettrica Conduttività elettrica Conduttività elettrica Capacità elettrica Induttanza Diametro del filo americano Livelli in dBm (dBm o dBmW), dBV (dBV), watt e altre unità Forza magnetomotrice Campi di forza magnetica Flusso magnetico Induzione magnetica Dose assorbita di radiazioni ionizzanti Radioattività. Radiazione di decadimento radioattivo. Dose di esposizione Radiazioni. Dose assorbita Prefissi decimali Trasferimento dati Tipografia ed elaborazione immagini Unità di volume del legname Calcolo della massa molare Tavola periodica degli elementi chimici D. I. Mendeleev
1 chilometro orario [km/h] = 0.0001873459079907 velocità del suono in acqua dolce
Valore iniziale
Valore convertito
metro al secondo metro all'ora metro al minuto chilometro all'ora chilometro al minuto chilometro al secondo centimetro all'ora centimetro al minuto centimetro al secondo millimetro all'ora millimetro al minuto millimetro al secondo piede all'ora piede al minuto piede al secondo metro all'ora metro al minuto iarda al secondo miglio all'ora miglio al minuto miglia al secondo nodo nodo (UK) velocità della luce nel vuoto prima velocità cosmica seconda velocità cosmica terza velocità cosmica velocità di rotazione della Terra velocità del suono in acqua dolce velocità del suono in acqua di mare (20°C, profondità 10 metri) Numero di Mach (20°C, 1 atm) Numero di Mach (standard SI)
Calibro di filo americano
Maggiori informazioni sulla velocità
informazioni generali
La velocità è una misura della distanza percorsa in un determinato tempo. La velocità può essere una quantità scalare o vettoriale: viene presa in considerazione la direzione del movimento. La velocità del movimento in linea retta è chiamata lineare e in un cerchio - angolare.
Misurazione della velocità
Velocità media v si trova dividendo la distanza totale percorsa ∆ X per il tempo totale ∆ T: v = ∆X/∆T.
Nel sistema SI la velocità viene misurata in metri al secondo. Sono ampiamente utilizzati anche i chilometri orari nel sistema metrico e le miglia orarie negli Stati Uniti e nel Regno Unito. Quando oltre alla magnitudo viene indicata anche la direzione, ad esempio 10 metri al secondo verso nord, allora si parla di velocità vettoriale.
La velocità dei corpi che si muovono con accelerazione può essere trovata utilizzando le formule:
Velocità medie
Velocità della luce e del suono
Secondo la teoria della relatività, la velocità della luce nel vuoto è la massima velocità alla quale possono viaggiare energia e informazione. Si indica con la costante C ed è uguale a C= 299.792.458 metri al secondo. La materia non può muoversi alla velocità della luce perché richiederebbe una quantità infinita di energia, il che è impossibile.
La velocità del suono viene solitamente misurata in un mezzo elastico, ed è pari a 343,2 metri al secondo in aria secca alla temperatura di 20 °C. La velocità del suono è minima nei gas e massima nei solidi. Dipende dalla densità, dall'elasticità e dal modulo di taglio della sostanza (che mostra il grado di deformazione della sostanza sotto carico di taglio). Numero di mach Mè il rapporto tra la velocità di un corpo in un mezzo liquido o gassoso e la velocità del suono in questo mezzo. Può essere calcolato utilizzando la formula:
M = v/UN,
Dove UNè la velocità del suono nel mezzo, e v- velocità del corpo. Il numero di Mach è comunemente usato per determinare velocità vicine alla velocità del suono, come la velocità degli aerei. Questo valore non è costante; dipende dallo stato del mezzo, che a sua volta dipende dalla pressione e dalla temperatura. La velocità supersonica è una velocità superiore a Mach 1.
Velocità del veicolo
Di seguito sono riportate alcune velocità del veicolo.
Velocità animale
Le velocità massime di alcuni animali sono approssimativamente uguali a:
Velocità umana
Esempi di velocità diverse
Velocità quadridimensionale
Nella meccanica classica, la velocità vettoriale viene misurata nello spazio tridimensionale. Secondo la teoria della relatività speciale, lo spazio è quadridimensionale e la misurazione della velocità tiene conto anche della quarta dimensione: lo spaziotempo. Questa velocità è chiamata velocità quadridimensionale. La sua direzione può cambiare, ma la sua grandezza è costante e uguale C, cioè la velocità della luce. La velocità quadridimensionale è definita come
U = ∂x/∂τ,
Dove X rappresenta una linea d'universo - una curva nello spazio-tempo lungo la quale si muove un corpo, e τ è il "tempo proprio" uguale all'intervallo lungo la linea d'universo.
Velocità di gruppo
La velocità di gruppo è la velocità di propagazione delle onde, che descrive la velocità di propagazione di un gruppo di onde e determina la velocità di trasferimento dell'energia delle onde. Può essere calcolato come ∂ ω /∂K, Dove Kè il numero d'onda e ω - frequenza angolare. K misurato in radianti/metro e la frequenza scalare dell'oscillazione delle onde ω - in radianti al secondo.
Velocità ipersonica
La velocità ipersonica è una velocità che supera i 3000 metri al secondo, cioè molte volte più veloce della velocità del suono. I corpi solidi che si muovono a tali velocità acquisiscono le proprietà dei liquidi, poiché, grazie all'inerzia, i carichi in questo stato sono più forti delle forze che tengono insieme le molecole di una sostanza durante le collisioni con altri corpi. A velocità ipersoniche ultraelevate, due solidi in collisione si trasformano in gas. Nello spazio, i corpi si muovono esattamente a questa velocità e gli ingegneri che progettano veicoli spaziali, stazioni orbitali e tute spaziali devono considerare la possibilità che una stazione o un astronauta entri in collisione con detriti spaziali e altri oggetti quando lavorano nello spazio. In una tale collisione, la pelle del veicolo spaziale e la tuta spaziale soffrono. Gli sviluppatori di hardware conducono esperimenti di collisione ipersonica in laboratori speciali per determinare quanto sono intensi gli impatti che le tute possono sopportare, così come la pelle e altre parti del veicolo spaziale, come i serbatoi di carburante e i pannelli solari, testandone la resistenza. Per fare ciò, le tute spaziali e la pelle vengono esposte agli impatti di vari oggetti da un'installazione speciale a velocità supersoniche superiori a 7500 metri al secondo.
La maggior parte delle persone capisce perfettamente cos'è il suono. È associato all'udito ed è associato a processi fisiologici e psicologici. Il cervello elabora le sensazioni che arrivano attraverso gli organi dell'udito. La velocità del suono dipende da molti fattori.
Suoni distinti dalle persone
Nel senso generale del termine, il suono è un fenomeno fisico che provoca un effetto sugli organi dell'udito. Ha la forma di onde longitudinali di diverse frequenze. Le persone possono sentire suoni la cui frequenza varia da 16 a 20.000 Hz. Queste onde elastiche longitudinali, che si propagano non solo nell'aria, ma anche in altri mezzi, raggiungendo l'orecchio umano, provocano sensazioni sonore. Le persone non possono sentire tutto. Le onde elastiche con una frequenza inferiore a 16 Hz sono chiamate infrasuoni, mentre quelle superiori a 20.000 Hz sono chiamate ultrasuoni. L'orecchio umano non può sentirli.
Caratteristiche del suono
Ci sono due caratteristiche principali del suono: volume e intonazione. Il primo di essi è legato all'intensità dell'onda sonora elastica. C'è un altro indicatore importante. La grandezza fisica che caratterizza l'altezza è la frequenza di oscillazione dell'onda elastica. In questo caso vale una regola: più è grande, più il suono è acuto e viceversa. Un'altra caratteristica importante è la velocità del suono. Varia in diversi ambienti. Rappresenta la velocità di propagazione delle onde sonore elastiche. In un ambiente gassoso questa cifra sarà inferiore a quella dei liquidi. La velocità del suono nei solidi è la più alta. Inoltre per le onde longitudinali è sempre maggiore che per quelle trasversali.
Velocità di propagazione delle onde sonore
Questo indicatore dipende dalla densità del mezzo e dalla sua elasticità. Nei mezzi gassosi è influenzato dalla temperatura della sostanza. Di norma, la velocità del suono non dipende dall'ampiezza e dalla frequenza dell'onda. Nei rari casi in cui queste caratteristiche influiscono si parla della cosiddetta dispersione. La velocità del suono nei vapori o nei gas varia da 150 a 1000 m/s. Nei mezzi liquidi è già 750-2000 m/s, mentre nei materiali solidi è 2000-6500 m/s. In condizioni normali, la velocità del suono nell'aria raggiunge i 331 m/s. In acqua normale - 1500 m/s.
Velocità delle onde sonore in diversi mezzi chimici
La velocità di propagazione del suono nei diversi mezzi chimici non è la stessa. Quindi nell'azoto è 334 m/s, nell'aria - 331, nell'acetilene - 327, nell'ammoniaca - 415, nell'idrogeno - 1284, nel metano - 430, nell'ossigeno - 316, nell'elio - 965, nel monossido di carbonio - 338, nell'anidride carbonica - 259, nel cloro - 206 m/s. La velocità di un'onda sonora nei mezzi gassosi aumenta all'aumentare della temperatura (T) e della pressione. Nei liquidi, molto spesso diminuisce quando la T aumenta di diversi metri al secondo. Velocità del suono (m/s) in mezzi liquidi (a una temperatura di 20°C):
Acqua - 1490;
Alcool etilico - 1180;
Benzene - 1324;
Mercurio - 1453;
Tetracloruro di carbonio - 920;
Glicerina - 1923.
L'unica eccezione alla regola di cui sopra è l'acqua, nella quale la velocità del suono aumenta con l'aumentare della temperatura. Raggiunge il suo massimo quando questo liquido viene riscaldato a 74°C. Con un ulteriore aumento della temperatura, la velocità del suono diminuisce. All'aumentare della pressione, aumenterà dello 0,01%/1 Atm. Nell'acqua di mare salata, all'aumentare della temperatura, della profondità e della salinità, la velocità del suono aumenterà. In altri ambienti, questo indicatore cambia in modo diverso. Pertanto, in una miscela di liquido e gas, la velocità del suono dipende dalla concentrazione dei suoi componenti. In un solido isotopico, è determinato dalla sua densità e dai moduli elastici. Le onde elastiche trasversali (di taglio) e longitudinali si propagano in mezzi densi non confinati. Velocità del suono (m/s) nei solidi (onde longitudinali/trasversali):
Vetro - 3460-4800/2380-2560;
Quarzo fuso - 5970/3762;
Calcestruzzo - 4200-5300/1100-1121;
Zinco - 4170-4200/2440;
Teflon - 1340/*;
Ferro - 5835-5950/*;
Oro - 3200-3240/1200;
Alluminio - 6320/3190;
Argento - 3660-3700/1600-1690;
Ottone - 4600/2080;
Nichel - 5630/2960.
Nei ferromagneti, la velocità dell'onda sonora dipende dall'intensità del campo magnetico. Nei cristalli singoli la velocità dell'onda sonora (m/s) dipende dalla direzione della sua propagazione:
- rubino (onda longitudinale) - 11240;
- solfuro di cadmio (longitudinale/trasversale) - 3580/4500;
- niobato di litio (longitudinale) - 7330.
La velocità del suono nel vuoto è 0 poiché semplicemente non si propaga in tale mezzo.
Determinazione della velocità del suono
Tutto ciò che riguarda i segnali sonori interessava i nostri antenati migliaia di anni fa. Quasi tutti gli scienziati eccezionali del mondo antico hanno lavorato per determinare l'essenza di questo fenomeno. Anche gli antichi matematici stabilirono che il suono è causato dai movimenti oscillatori del corpo. Euclide e Tolomeo ne hanno scritto. Aristotele stabilì che la velocità del suono ha un valore finito. I primi tentativi di determinare questo indicatore furono fatti da F. Bacon nel XVII secolo. Cercò di stabilire la velocità confrontando gli intervalli di tempo tra il rumore dello sparo e il lampo di luce. Sulla base di questo metodo, un gruppo di fisici dell'Accademia delle Scienze di Parigi ha determinato per primo la velocità di un'onda sonora. In varie condizioni sperimentali era di 350-390 m/s. La giustificazione teorica della velocità del suono fu considerata per la prima volta da I. Newton nei suoi "Principi". P.S. è stato in grado di determinare correttamente questo indicatore. Laplace.
Formule della velocità del suono
Nei mezzi gassosi e nei liquidi in cui il suono si propaga, di regola, in modo adiabatico, la variazione di temperatura associata alla tensione e alla compressione in un'onda longitudinale non può compensarsi rapidamente in un breve periodo di tempo. Ovviamente questo indicatore è influenzato da diversi fattori. La velocità di un'onda sonora in un mezzo gassoso o liquido omogeneo è determinata dalla seguente formula:
dove β è la compressibilità adiabatica, ρ è la densità del mezzo.
Nelle derivate parziali, questa quantità viene calcolata utilizzando la seguente formula:
c 2 = -υ 2 (δρ/δυ) S = -υ 2 Cp/Cυ (δρ/δυ) T,
dove ρ, T, υ - la pressione del mezzo, la sua temperatura e il volume specifico; S - entropia; Cp - capacità termica isobarica; Cυ - capacità termica isocora. Per i mezzi gassosi questa formula sarà simile alla seguente:
c 2 = ζkT/m= ζRt/M = ζR(t + 273,15)/M = ά 2 T,
dove ζ è il valore adiabatico: 4/3 per gas poliatomici, 5/3 per gas monoatomici, 7/5 per gas biatomici (aria); R - costante del gas (universale); T - temperatura assoluta, misurata in Kelvin; k è la costante di Boltzmann; t - temperatura in °C; M - massa molare; m - peso molecolare; ά2 = ζR/M.
Determinazione della velocità del suono in un solido
In un corpo solido omogeneo esistono due tipi di onde che differiscono nella polarizzazione delle vibrazioni in relazione alla direzione della loro propagazione: trasversale (S) e longitudinale (P). La velocità del primo (C S) sarà sempre inferiore alla seconda (C P):
C P 2 = (K + 4/3G)/ρ = E(1 - v)/(1 + v)(1-2v)ρ;
C S 2 = G/ρ = E/2(1 + v)ρ,
dove K, E, G - moduli di compressione, Young, taglio; v - Rapporto di Poisson. Quando si calcola la velocità del suono in un solido, vengono utilizzati i moduli elastici adiabatici.
Velocità del suono nei mezzi multifase
Nei mezzi multifase, a causa dell'assorbimento anelastico dell'energia, la velocità del suono dipende direttamente dalla frequenza di vibrazione. In un mezzo poroso a due fasi, viene calcolato utilizzando le equazioni di Bio-Nikolaevskij.
Conclusione
La misurazione della velocità di un'onda sonora viene utilizzata per determinare varie proprietà delle sostanze, come il modulo di elasticità di un solido, la comprimibilità di liquidi e gas. Un metodo sensibile per rilevare le impurità consiste nel misurare piccoli cambiamenti nella velocità delle onde sonore. Nei solidi, la fluttuazione di questo indicatore consente di studiare la struttura a bande dei semiconduttori. La velocità del suono è una quantità molto importante, la cui misurazione ci consente di imparare molto su un'ampia varietà di media, corpi e altri oggetti di ricerca scientifica. Senza la capacità di determinarlo, molte scoperte scientifiche sarebbero impossibili.
L'articolo esamina le caratteristiche dei fenomeni sonori nell'atmosfera: la velocità di propagazione del suono nell'aria, l'influenza del vento e della nebbia sulla propagazione del suono.
Le vibrazioni longitudinali delle particelle materiali, propagandosi attraverso il mezzo materiale (aria, acqua e solidi) e raggiungendo l'orecchio umano, provocano sensazioni chiamate suono.
L'aria atmosferica contiene sempre onde sonore di frequenze e intensità diverse. Alcune di queste onde sono create artificialmente dall'uomo e alcuni suoni sono di origine meteorologica.
I suoni di origine meteorologica comprendono il tuono, l'ululato del vento, il ronzio dei cavi, il rumore e il fruscio degli alberi, la “voce” del mare, i suoni delle precipitazioni solide e liquide che cadono sulla superficie terrestre, i suoni del navigare al largo delle coste di mari e laghi e altri.
La velocità di propagazione del suono nell'atmosfera è influenzata dalla temperatura e dall'umidità dell'aria, nonché dal vento (direzione e sua forza). In media, la velocità del suono nell'atmosfera è di 333 m/s. All’aumentare della temperatura dell’aria, la velocità del suono aumenta leggermente. I cambiamenti nell’umidità assoluta dell’aria hanno un effetto minore sulla velocità del suono.
La velocità del suono nell'aria è determinata dalla formula di Laplace:
(1),
dove p è la pressione; ? - densità dell'aria; C? - capacità termica dell'aria a pressione costante; cp è la capacità termica dell'aria a volume costante.
Utilizzando l'equazione di stato dei gas, è possibile ottenere una serie di dipendenze della velocità del suono dai parametri meteorologici.
La velocità del suono nell'aria secca è determinata dalla formula:
c0 = 20,1 ?T m/s, (2)
e in aria umida:
ñ0 = 20,1 ?ТВ m/s, (3)
dove TV = la cosiddetta temperatura acustica virtuale, che è determinata dalla formula TV = T (1+ 0,275 e/p).
Quando la temperatura dell'aria cambia di 1°, la velocità del suono cambia di 0,61 m/s. La velocità del suono dipende dal valore del rapporto e/p (rapporto tra umidità e pressione), ma questa dipendenza è piccola e, ad esempio, quando l'elasticità del vapore acqueo è inferiore a 7 mm, trascurandola si ottiene un errore nella velocità del suono non superiore a 0,5 m/sec.
A pressione normale e T = 0 °C, la velocità del suono nell'aria secca è 333 m/sec. In aria umida, la velocità del suono può essere determinata dalla formula:
c = 333 + 0,6t + 0,07e (4)
Nell'intervallo di temperatura (t) da -20° a +30° questa formula dà un errore nella velocità del suono non superiore a ± 0,5 m/sec. Dalle formule di cui sopra è chiaro che la velocità del suono aumenta con l'aumentare della temperatura e dell'umidità dell'aria.
Il vento ha una forte influenza: la velocità del suono nella direzione del vento aumenta, contro vento diminuisce. La presenza di vento nell'atmosfera provoca la deriva dell'onda sonora, dando l'impressione che la sorgente sonora si sia spostata. La velocità del suono in questo caso (c1) è determinata dall'espressione:
c1 = c + U cos ?, (1)
dove U è la velocità del vento; ? — l'angolo tra la direzione del vento nel punto di osservazione e la direzione osservata di arrivo del suono.
Conoscere la velocità di propagazione del suono nell'atmosfera è di grande importanza quando si risolvono una serie di problemi nello studio degli strati superiori dell'atmosfera utilizzando il metodo acustico. Utilizzando la velocità media del suono nell'atmosfera, puoi scoprire la distanza dalla tua posizione al punto in cui si verifica il tuono. Per fare ciò, è necessario determinare il numero di secondi che intercorrono tra il lampo visibile del fulmine e il momento in cui arriva il suono del tuono. Quindi è necessario moltiplicare la velocità media del suono nell'atmosfera - 333 m/sec. per il numero di secondi risultante.
