Kategorie: Fyzika, Vydáno: 12. listopadu 2013
zvuk cestuje rychleji ve vodě než ve vzduchu. Rychlost zvuku ve vzduchu za běžných podmínek je asi 343 metrů za sekundu, zatímco rychlost zvuku ve vodě je asi 1,480 metrů za sekundu., V zásadě je standardní zvuk kompresní vlnou, která cestuje po materiálu. Materiál můžete považovat za mřížku těžkých koulí (představujících atomy) Spojených pružinami (představující vazby mezi atomy). Když zatlačíte na několik koulí v mřížce, pohybují se blíže ke svým sousedům na jedné straně a pružiny spojující koule a jejich sousedy se stlačují. Ale stlačené pružiny se odrazí zpět a nahrazují koule do původní polohy. V tomto procesu se však sousední koule tlačí, což způsobuje, že pružiny, které je spojují, a jejich sousedé, se stlačují., Tento proces se opakuje v domino módě a dostanete kompresní vlnu, která cestuje i když mřížka koulí. Podobným způsobem je standardní zvuk jen kompresní vlna, která prochází atomy a vazbami v materiálu.
s ohledem na kompresní vlnovou povahu zvuku by mělo mít smysl, aby tužší materiály šířily zvuk při vyšších rychlostech. V metaforické mřížce kuliček a pružin se tužší pružiny rychleji vrátí, což vede k rychlejšímu šíření vln. Podobně, v reálných materiálech, tužší chemické vazby mezi atomy vede k rychlejší rychlosti zvuku., Nepevné materiály, jako je vzduch a voda, mají relativně pomalé rychlosti zvuku, zatímco tuhé materiály, jako je diamant a železo, mají vysoké rychlosti zvuku. Klíčovou složkou je tuhost chemických vazeb zapojených a ne jen Typ molekul, které jsou přítomny. Například molekuly vody vázané ve formě ledu mají rychlost zvuku více než dvakrát rychlejší než v kapalné vodě.
musíme však vzít v úvahu více než chemické vazby (pružiny). Musíme také vzít v úvahu samotné atomy (metaforické koule v mřížce)., Masivnější koule mají větší setrvačnost k překonání, a proto trvají déle, než reagují na tlak od souseda. Obecně platí, že těžší materiály (ty s vyšší hmotnostní hustotou) mají pomalejší rychlosti zvuku, všechny ostatní jsou stejné. Při určování rychlosti zvuku v daném materiálu má tuhost a hustota materiálu tendenci pracovat proti sobě. Zatímco pevné látky mají obvykle vyšší rychlost zvuku, než kapaliny, protože pevné látky jsou tužší než kapaliny, tato generalizace není vždy pravda, protože hustota také hraje roli., Lehká, tuhá kapalina (jako je glycerol s v = 1900 m/s) může mít vyšší rychlost zvuku než těžká, houbovitá pevná látka (jako je pryž s v = 1600 m/s). Zatímco voda je hustší než vzduch, její tuhost je dostatečně větší než vzduch, aby kompenzovala vysokou hustotu a zvýšila rychlost zvuku ve vodě.
ale skutečnost, že zvuk cestuje rychleji ve vodě než ve vzduchu, vyvolává další otázku: Proč je těžší mluvit s někým pod vodou než ve vzduchu? Odpověď je, že zvuk páry špatně ze vzduchu do vody., Když mluvíte, děláte to tak, že vyzařujete vzduch a pak posíláte kompresní vlny tímto vzduchem. Vaše plíce poskytují výbuch vzduchu a vaše vibrační hlasivky a ústa otiskují příslušný zvukový průběh ve vzduchu. Aby vás někdo pod vodou slyšel, zvukové vlny musí jít ze vzduchu v ústech do vody, která vás obklopuje. Zvukové vlny mají těžké jít ze vzduchu do vody a většinou se odrážejí na rozhraní vzduch-voda místo toho, aby byly přenášeny do vody., Pokud vaše plíce a dýchací cesty byly plné vody, a pokud se vaše hlasivky a plíce byly naladěni pro zpracování vody, budete dělat lepší práci, vytváří zvuk pod vodou, jako by tam již být vzduch-voda rozhraní.
témata: kompresní vlna, odraz, zvuk, Zvuková vlna, zvukové vlny, rychlost zvuku, tuhost, voda, vlna, vlny