ฟิสิกส์ - ความเร็วของเสียงในสื่อต่างๆ

บทนำ

  • ความเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับชนิดและคุณสมบัติของสื่อที่กำลังเดินทาง

  • ความเร็วของเสียงในตัวกลางนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดันของสื่อนั้น

  • ความเร็วของเสียงจะลดลงเมื่อผ่านจากสถานะของแข็งไปเป็นก๊าซของตัวกลางที่กำหนด

  • ในสื่อใด ๆ หากอุณหภูมิเพิ่มขึ้นความเร็วของเสียงก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกันและในทางกลับกัน

  • ยกตัวอย่างเช่นความเร็วของเสียงในอากาศที่ 0 0 C คือ 331 มิลลิวินาที-1และวันที่ 22 0 C มันเป็น 344 มิลลิวินาที-1

  • ตารางต่อไปนี้แสดงความเร็วของเสียงในสื่อต่างๆที่ 250 C -

สถานะ สาร ความเร็วเป็น m / s
ของแข็ง อลูมิเนียม 6420
นิกเกิล 6040
เหล็ก 5960
เหล็ก 5950
ทองเหลือง 4700
กระจก 3980
ของเหลว น้ำทะเล พ.ศ. 2174
น้ำกลั่น พ.ศ. 1498
เอทานอล 1207
เมทานอล 1103
ก๊าซ ไฮโดรเจน 1284
ฮีเลียม 965
แอร์ 346
ออกซิเจน 316
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 213

โซนิคบูม

  • เมื่อความเร็วของวัตถุใด ๆ เกินความเร็วของคลื่นเสียงความเร็วของวัตถุนั้นจะเรียกว่า supersonic speed. ตัวอย่างเช่นความเร็วของกระสุนเครื่องบินเจ็ทเป็นต้น

  • เมื่อแหล่งกำเนิดเสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่าเสียงก็จะสร้างไฟล์ shock waves ในอากาศ.

  • คลื่นกระแทกมีพลังงานจำนวนมากซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศในสภาพแวดล้อมทันที

  • คลื่นกระแทกทำให้เกิดเสียงที่แหลมและดังมากซึ่งเรียกว่า sonic boom.

การสะท้อนของเสียง

  • เมื่อคลื่นเสียงกระทบกับผนังทึบหรือแม้แต่ของเหลวก็จะสะท้อนกลับ

เสียงสะท้อน

  • หากคุณตะโกนหรือปรบมือในบริเวณภูเขา (โดยเฉพาะ) หลังจากนั้นไม่นานคุณจะได้ยินเสียงเดียวกันซึ่งเรียกว่า echo.

  • ความรู้สึกของเสียงยังคงดำเนินต่อไปในสมองของเราประมาณ 0.1 วินาที ดังนั้นเพื่อให้ได้ยินเสียงสะท้อนที่แตกต่างกันช่วงเวลาระหว่างเสียงต้นฉบับและเสียงสะท้อนต้องมีค่าอย่างน้อย 0.1 วินาที

  • หากต้องการฟังเสียงสะท้อนที่แตกต่างกันระยะห่างต่ำสุดของสิ่งกีดขวางจากแหล่งกำเนิดเสียงต้องเป็น 17.2 ม. อย่างไรก็ตามระยะห่างนี้มีความแปรปรวนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ

เสียงก้อง

  • การสะท้อนซ้ำที่ส่งผลให้คลื่นเสียงคงอยู่เรียกว่า reverberation. เช่นในห้องโถงใหญ่ (โดยเฉพาะหอประชุม) จะได้ยินเสียงก้องมากเกินไป

  • โดยปกติเพดานของคอนเสิร์ตหรือห้องแสดงภาพยนตร์จะมีรูปร่างโค้งเพื่อให้คลื่นเสียงหลังจากการสะท้อนไปถึงทุกมุมของห้องโถง (ดูภาพด้านล่าง)

ช่วงของเสียงที่ได้ยิน

  • ช่วงเสียงที่ได้ยินสำหรับมนุษย์นั้นแตกต่างกันไประหว่าง 20 Hz ถึง 20,000 Hz

  • อย่างไรก็ตามเมื่อคนเราอายุมากขึ้นหูของพวกเขาจะค่อยๆมีความไวน้อยลงเพื่อให้ได้ความถี่เสียงที่สูงขึ้น

  • เสียงที่มีความถี่น้อยกว่า 20 เฮิรตซ์เรียกว่า infrasonic sound หรือ infrasound.

  • ปลาวาฬแรดและช้างทำให้เกิดเสียงในช่วงอินฟราซาวนด์

  • เสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20 kHz เรียกว่า ultrasonic sound หรือ ultrasound.

  • เทคโนโลยีอัลตราซาวด์ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆและเพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์

  • ปลาโลมาค้างคาวและปลาโลมาสร้างเสียงอัลตราซาวนด์

เครื่องช่วยฟัง

  • เครื่องช่วยฟังเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ช่วยให้คนหูหนวกสามารถฟังได้อย่างถูกต้อง

  • เครื่องช่วยฟังเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่ซึ่งรับเสียงผ่านไมโครโฟน

โซนาร์

  • คำว่า SONAR ย่อมาจาก Sound Navigation And Ranging.

  • โซนาร์เป็นอุปกรณ์ขั้นสูงที่ใช้คลื่นอัลตร้าโซนิคเพื่อวัดทิศทางระยะทางและความเร็วของวัตถุใต้น้ำ (เรือดำน้ำ) ความลึกของทะเล ใต้เนินน้ำ หุบเขา; เรือจม เป็นต้น