Fizyka - prędkość dźwięku w różnych mediach

Wprowadzenie

Szybkość dźwięku zależy od rodzaju i właściwości medium, przez które się przemieszcza.
Prędkość dźwięku w danym medium zależy od temperatury i ciśnienia tego medium.
Szybkość dźwięku maleje, gdy przechodzi ze stanu stałego do gazowego danego ośrodka.
W jakimkolwiek medium, jeśli temperatura wzrasta, prędkość dźwięku również wzrasta i odwrotnie.
Na przykład prędkość dźwięku w powietrzu przy 0 ⁰ C wynosi 331 ms ^–1, a przy 22 ⁰ C 344 ms ^–1 .
Poniższa tabela przedstawia prędkość dźwięku na różnych nośnikach w temperaturze 250 C -

Kiedy prędkość dowolnego obiektu przewyższa prędkość fal dźwiękowych, prędkość danego obiektu jest określana jako supersonic speed. Na przykład prędkość pocisków, samolotów odrzutowych itp.

Gdy źródło wytwarzające dźwięk samo porusza się z prędkością wyższą niż prędkość dźwięku, wytwarza format shock waves w powietrzu.
Fale uderzeniowe przenoszą dużą ilość energii, co powoduje wahania ciśnienia powietrza w swoim bezpośrednim otoczeniu.
Fale uderzeniowe wytwarzają bardzo ostry i głośny dźwięk, znany jako sonic boom.

Jeśli będziesz krzyczeć lub klaskać w (szczególnie) regionie górskim, po chwili usłyszysz ten sam dźwięk, znany jako echo.
Wrażenie dźwięku trwa w naszym mózgu przez około 0,1 sekundy; dlatego też, aby usłyszeć wyraźne echo, odstęp czasu między dźwiękiem oryginalnym a dźwiękiem odbitym musi wynosić co najmniej 0,1 s.
Aby usłyszeć wyraźne echo, minimalna odległość przeszkody od źródła dźwięku musi wynosić 17,2 m. Jednak odległość ta jest zmienna, ponieważ zależy od temperatury.

Powtarzające się odbicie, które powoduje utrzymywanie się fal dźwiękowych, jest znane jako reverberation. Np. W dużej sali (szczególnie audytorium) słychać nadmierny pogłos.
Zazwyczaj sufity sal koncertowych lub kinowych mają zakrzywiony kształt, tak aby fale dźwiękowe po odbiciu docierały do wszystkich zakamarków sali (patrz zdjęcie poniżej).

Słyszalny zakres dźwięków dla ludzi waha się od 20 Hz do 20000 Hz.
Jednak w miarę starzenia się ludzi ich uszy stopniowo stają się mniej wrażliwe na wyższe częstotliwości dźwięku.
Dźwięki o częstotliwościach poniżej 20 Hz nazywane są infrasonic sound lub infrasound.
Wieloryby, nosorożce i słonie wytwarzają dźwięki w zakresie infradźwięków.
Dźwięki o częstotliwościach wyższych niż 20 kHz są znane jako ultrasonic sound lub ultrasound.
Technologia ultradźwiękowa jest szeroko stosowana w różnych gałęziach przemysłu i do celów medycznych.
Delfiny, nietoperze i morświny wytwarzają dźwięk ultradźwiękowy.

Aparat słuchowy to urządzenie elektroniczne, które pomaga osobom niesłyszącym prawidłowo słuchać.

Sonar to zaawansowane urządzenie, które wykorzystuje fale ultradźwiękowe do pomiaru kierunku, odległości i prędkości obiektów podwodnych (okręty podwodne); głębokość morza; pod wodnymi wzgórzami; doliny; zatopione statki; itp.