Vật lý - Tốc độ âm thanh trong các phương tiện khác nhau

Giới thiệu

Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào loại và đặc tính của môi trường mà nó truyền qua.
Tốc độ của âm thanh trong một môi trường cụ thể phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất của môi trường đó.
Tốc độ âm thanh giảm khi nó chuyển từ trạng thái rắn sang thể khí của một môi trường nhất định.
Trong bất kỳ môi trường nào, nếu nhiệt độ tăng thì tốc độ âm thanh cũng tăng và ngược lại.
Ví dụ, tốc độ âm thanh trong không khí ở 0 ⁰ C là 331 ms ^–1 và ở 22 ⁰ C là 344 ms ^–1 .
Bảng sau minh họa tốc độ âm thanh trong các phương tiện khác nhau ở 250 C -

Khi tốc độ của bất kỳ vật nào vượt qua tốc độ của sóng âm thì tốc độ của vật tương ứng được gọi là supersonic speed. Ví dụ, tốc độ của đạn, máy bay phản lực, v.v.

Khi một nguồn tạo ra âm thanh tự di chuyển với tốc độ cao hơn tốc độ của âm thanh, nó tạo ra shock waves trong không khí.
Các sóng xung kích mang một lượng lớn năng lượng, gây ra sự thay đổi áp suất không khí trong môi trường xung quanh nó.
Sóng xung kích tạo ra âm thanh rất lớn và sắc nét, được gọi là sonic boom.

Khi sóng âm thanh va chạm với một bức tường rắn hoặc thậm chí chất lỏng, nó sẽ bị phản xạ trở lại.

Nếu bạn hét lên hoặc vỗ tay ở một vùng núi (đặc biệt), sau một lúc, bạn sẽ nghe thấy âm thanh tương tự, nó được gọi là echo.
Cảm giác âm thanh tiếp tục trong não của chúng ta trong khoảng 0,1 giây; do đó, để nghe được tiếng vang riêng biệt thì khoảng thời gian giữa âm gốc và âm phản xạ ít nhất phải là 0,1s.
Để nghe được tiếng vọng riêng biệt, khoảng cách tối thiểu của vật cản từ nguồn âm phải là 17,2 m. Tuy nhiên, khoảng cách này có thể thay đổi, phụ thuộc vào nhiệt độ.

Sự phản xạ lặp đi lặp lại dẫn đến sự tồn tại của sóng âm được gọi là reverberation. Ví dụ: trong hội trường lớn (đặc biệt là khán phòng), có thể nghe thấy âm vang quá mức.
Thông thường, trần của phòng hòa nhạc hoặc phòng chiếu phim được tạo hình cong để sóng âm sau khi phản xạ đến tất cả các góc của hội trường (xem hình ảnh bên dưới).

Phạm vi âm thanh có thể nghe được của con người thay đổi trong khoảng từ 20 Hz đến 20000 Hz.
Tuy nhiên, khi con người lớn lên, tai của họ dần trở nên kém nhạy cảm hơn với các tần số âm thanh cao hơn.
Âm thanh có tần số nhỏ hơn 20 Hz được gọi là infrasonic sound hoặc là infrasound.
Cá voi, tê giác và voi tạo ra âm thanh trong phạm vi sóng hạ âm.
Âm thanh có tần số cao hơn 20 kHz được gọi là ultrasonic sound hoặc là ultrasound.
Công nghệ siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau và cho các mục đích y tế.
Cá heo, dơi và cá heo tạo ra âm thanh siêu âm.

Máy trợ thính là một thiết bị điện tử giúp người khiếm thính có thể nghe đúng cách.

Sonar là một thiết bị tiên tiến sử dụng sóng siêu âm để đo hướng, khoảng cách và tốc độ của các vật thể dưới nước (tàu ngầm); độ sâu của biển; dưới đồi nước; thung lũng; tàu chìm; Vân vân.