Kategori: Fysik Udgivet: November 12, 2013
lyden bevæger sig hurtigere i vand end i luft. Lydens hastighed i luft under typiske forhold er omkring 343 meter i sekundet, mens lydens hastighed i vand er omkring 1.480 meter i sekundet., Grundlæggende er standard lyd en kompressionsbølge, der rejser gennem et materiale. Du kan tænke på et materiale som et gitter af tunge bolde (der repræsenterer atomerne) forbundet med fjedre (der repræsenterer bindingerne mellem atomerne). Når du skubber på et par bolde i gitteret, bevæger de sig tættere på deres naboer på den ene side, og fjedrene, der forbinder kuglerne og deres naboer, komprimerer. Men de komprimerede fjedre hopper tilbage og erstatter kuglerne til deres oprindelige position. I processen bliver de nærliggende bolde imidlertid skubbet, hvilket får fjedrene, der forbinder dem og deres naboer, til at komprimere., Denne proces gentages i domino Mode, og du får en kompression bølge rejser selvom gitteret af bolde. På lignende måde er standardlyd kun en kompressionsbølge, der rejser gennem atomer og bindinger i et materiale.
med lydens kompressionsbølge karakter i tankerne, bør det være fornuftigt, at stivere materialer udbreder lyd ved højere hastigheder. I det metaforiske gitter af bolde og fjedre vil stivere fjedre snappe hurtigere tilbage, hvilket fører til hurtigere bølgeudbredelse. På samme måde fører stivere kemiske bindinger mellem atomer i ægte materialer til en hurtigere lydhastighed., Ikke-stive materialer som luft og vand har relativt langsomme lydhastigheder, mens stive materialer som diamant og jern har høje lydhastigheder. Nøglekomponenten er stivheden af de involverede kemiske bindinger og ikke kun den type molekyler, der er til stede. For eksempel har vandmolekyler bundet i isform en lydhastighed, der er mere end dobbelt så hurtig som i flydende vand.
Vi skal dog tage højde for mere end de kemiske bindinger (fjedrene). Vi skal også tage højde for atomerne selv (de metaforiske bolde i nettet)., Mere massive bolde har mere inerti at overvinde og tager derfor længere tid at reagere på et skub fra en nabo. Generelt har tungere materialer (dem med højere massetætheder) langsommere lydhastigheder, alt andet lige. Ved bestemmelse af lydens hastighed i et givet materiale har materialets stivhed og densitet en tendens til at arbejde mod hinanden. Mens faste stoffer normalt har en højere lydhastighed end væsker, fordi faste stoffer er stivere end væsker, er denne generalisering ikke altid sand, fordi densitet også spiller en rolle., En let, stiv væske (såsom glycerol med v = 1900 m/s) kan have en højere lydhastighed end et tungt, svampet fast stof (såsom gummi med v = 1600 m/s). Mens vand er tættere end luft, er dens stivhed nok større end luft til at kompensere for den høje densitet og gøre lydens hastighed større i vand.
men det faktum, at lyd bevæger sig hurtigere i vand end i luft, bringer bare det næste spørgsmål op: Hvorfor er det sværere at tale med nogen under vand end i luft? Svaret er, at lyd par dårligt fra luft til vand., Når du taler, gør du det ved at udsende luft og derefter sende kompressionsbølger gennem denne luft. Dine lunger giver luftudbrud, og dine vibrerende stemmebånd og mund aftryk den passende lydbølgeform på luften. For at nogen under vandet kan høre dig, skal lydbølgerne gå fra luften i munden ind i vandet omkring dig. Lydbølger har svært ved at gå fra luft til vand og bliver for det meste reflekteret ved luft-vand-grænsefladen i stedet for at blive overført til vandet., Hvis dine lunger og luftveje var fyldt med vand, og hvis dine stemmebånd og lunger var indstillet til at håndtere vand, ville du gøre et bedre stykke arbejde med at generere lyd under vand, da der ikke længere ville være en luft-vand-grænseflade.
emner: kompressionsbølge, refleksion, lyd, lydbølge, lydbølger, lydhastighed, stivhed, vand, bølge, bølger