Kelajuan bunyi dalam kayu pada suhu yang berbeza. Kelajuan bunyi dalam pelbagai media

Untuk bunyi merambat, medium elastik diperlukan. Dalam vakum, gelombang bunyi tidak boleh merambat, kerana tiada apa-apa di sana untuk bergetar. Ini boleh disahkan melalui pengalaman mudah. Jika anda meletakkan loceng elektrik di bawah loceng kaca, maka apabila udara dipam keluar dari bawah loceng, bunyi dari loceng akan menjadi semakin lemah dan lemah sehingga ia berhenti sepenuhnya.

Adalah diketahui bahawa semasa ribut petir kita melihat kilat dan hanya selepas beberapa ketika kita mendengar bunyi guruh. Kelewatan ini berlaku kerana kelajuan bunyi di udara jauh lebih rendah daripada kelajuan cahaya yang datang dari kilat.

Kelajuan bunyi di udara pertama kali diukur pada tahun 1636 oleh saintis Perancis M. Mersenne. Pada suhu 20 °C ia bersamaan dengan 343 m/s, iaitu 1235 km/j. Perhatikan bahawa pada nilai ini kelajuan peluru yang dilepaskan dari senapang serangan Kalashnikov berkurangan pada jarak 800 m. Kelajuan awal peluru 825 m/s, yang jauh melebihi kelajuan bunyi di udara. Oleh itu, seseorang yang mendengar bunyi tembakan atau wisel peluru tidak perlu risau: peluru ini telah melepasinya. Peluru mendahului bunyi tembakan dan sampai ke mangsa sebelum bunyi itu tiba.

Kelajuan bunyi dalam gas bergantung pada suhu medium: dengan peningkatan suhu udara ia meningkat, dan dengan penurunan ia berkurangan. Pada 0 °C, kelajuan bunyi di udara ialah 332 m/s.

Dalam gas yang berbeza, bunyi bergerak dengan pada kelajuan yang berbeza. Semakin besar jisim molekul gas, semakin rendah kelajuan bunyi di dalamnya. Oleh itu, pada suhu 0 °C, kelajuan bunyi dalam hidrogen ialah 1284 m/s, dalam helium - 965 m/s, dan dalam oksigen - 316 m/s.

Kelajuan bunyi dalam cecair biasanya lebih besar daripada kelajuan bunyi dalam gas. Kelajuan bunyi dalam air pertama kali diukur pada tahun 1826 oleh J. Colladon dan J. Sturm. Mereka menjalankan eksperimen mereka pada Tasik Geneva di Switzerland. Di atas sebuah bot mereka membakar serbuk mesiu dan pada masa yang sama memukul loceng yang diturunkan ke dalam air. Bunyi loceng ini, diturunkan ke dalam air, ditangkap pada bot lain, yang terletak pada jarak 14 km dari yang pertama. Berdasarkan selang masa antara kilat isyarat cahaya dan ketibaan isyarat bunyi, kelajuan bunyi dalam air ditentukan. Pada suhu 8°C ia ternyata sama dengan 1440 m/s.

Kelajuan bunyi dalam pepejal lebih besar daripada dalam cecair dan gas. Jika anda meletakkan telinga anda ke rel, kemudian selepas memukul hujung rel yang lain, dua bunyi kedengaran. Salah seorang daripada mereka mencapai telinga dengan kereta api, yang lain melalui udara.

Bumi mempunyai kekonduksian bunyi yang baik. Oleh itu, pada zaman dahulu, semasa pengepungan, "pendengar" diletakkan di dinding kubu, yang, melalui bunyi yang dipancarkan oleh bumi, dapat menentukan sama ada musuh menggali ke dalam dinding atau tidak. Dengan meletakkan telinga ke tanah, mereka juga memantau pendekatan pasukan berkuda musuh.

Pepejal mengalirkan bunyi dengan baik. Terima kasih kepada ini, orang yang kehilangan pendengaran kadang-kadang dapat menari mengikut muzik yang mencapai saraf pendengaran bukan melalui udara dan telinga luar, tetapi melalui lantai dan tulang.

Kelajuan bunyi boleh ditentukan dengan mengetahui panjang gelombang dan frekuensi (atau tempoh) getaran.

Kita tahu bahawa bunyi bergerak melalui udara. Sebab itu kita boleh dengar. Tiada bunyi boleh wujud dalam vakum. Tetapi jika bunyi dihantar melalui udara, kerana interaksi zarahnya, bukankah ia juga dihantar oleh bahan lain? akan.

Penyebaran dan kelajuan bunyi dalam media yang berbeza

Bunyi tidak dihantar hanya melalui udara. Mungkin semua orang tahu bahawa jika anda meletakkan telinga anda ke dinding, anda boleh mendengar perbualan di bilik sebelah. Dalam kes ini, bunyi dihantar oleh dinding. Bunyi bergerak dalam air dan media lain. Selain itu, perambatan bunyi dalam persekitaran yang berbeza berlaku dengan cara yang berbeza. Kelajuan bunyi berbeza-beza bergantung kepada bahan.

Adalah aneh bahawa kelajuan perambatan bunyi di dalam air hampir empat kali lebih tinggi daripada di udara. Iaitu, ikan mendengar "lebih cepat" daripada kita. Dalam logam dan kaca, bunyi bergerak lebih cepat. Ini kerana bunyi ialah getaran medium, dan gelombang bunyi bergerak lebih pantas dalam media konduktif yang lebih baik.

Ketumpatan dan kekonduksian air lebih besar daripada udara, tetapi kurang daripada logam. Sehubungan itu, bunyi dihantar secara berbeza. Apabila bergerak dari satu medium ke medium lain, kelajuan bunyi berubah.

Panjang gelombang bunyi juga berubah apabila ia melalui satu medium ke medium lain. Hanya kekerapannya tetap sama. Tetapi inilah sebabnya kita dapat membezakan siapa sebenarnya yang bercakap walaupun melalui dinding.

Memandangkan bunyi ialah getaran, semua undang-undang dan formula untuk getaran dan gelombang boleh digunakan dengan baik untuk getaran bunyi. Apabila mengira kelajuan bunyi di udara, ia juga harus diambil kira bahawa kelajuan ini bergantung pada suhu udara. Apabila suhu meningkat, kelajuan perambatan bunyi meningkat. Dalam keadaan biasa, kelajuan bunyi di udara ialah 340,344 m/s.

Gelombang bunyi

Gelombang bunyi, seperti yang diketahui dari fizik, merambat dalam media elastik. Inilah sebabnya mengapa bunyi dihantar dengan baik oleh bumi. Dengan meletakkan telinga anda ke tanah, anda boleh mendengar bunyi tapak kaki, tapak kaki yang berdenting, dan sebagainya dari jauh.

Sebagai seorang kanak-kanak, semua orang mungkin seronok meletakkan telinga mereka pada rel. Bunyi roda kereta api dipancarkan di sepanjang landasan selama beberapa kilometer. Untuk mencipta kesan terbalik penyerapan bunyi, gunakan bahan lembut dan berliang.

Contohnya, untuk melindungi bilik daripada bunyi luar, atau, sebaliknya, untuk mengelakkan bunyi daripada keluar dari bilik ke luar, bilik itu dirawat dan kalis bunyi. Dinding, lantai dan siling dilapisi dengan bahan khas berasaskan polimer berbuih. Dalam upholsteri sedemikian semua bunyi hilang dengan cepat.

KELAJUAN BUNYI- kelajuan pembiakan dalam persekitaran. Ditentukan oleh keanjalan dan ketumpatan medium. Untuk berlari tanpa mengubah bentuk dengan kelajuan Dengan mengikut arah paksi X, tekanan bunyi r boleh diwakili dalam bentuk p = p(x - - ct), Di mana t- masa. Untuk keharmonian satah, gelombang dalam medium tanpa serakan dan SZ. dinyatakan dalam sebutan kekerapan w dan k Floy c = w/k. Dengan laju Dengan fasa harmonik merambat. ombak, jadi Dengan dipanggil juga fasa S. z. Dalam media di mana bentuk gelombang arbitrari berubah semasa perambatan, harmonik. gelombang bagaimanapun mengekalkan bentuknya, tetapi halaju fasa ternyata berbeza untuk frekuensi yang berbeza, i.e. penyebaran bunyi.Dalam kes ini konsep juga digunakan halaju kumpulan. Pada amplitud besar gelombang elastik, kesan tak linear muncul (lihat. Akustik tak linear), membawa kepada perubahan dalam mana-mana gelombang, termasuk yang harmonik: kelajuan perambatan setiap titik profil gelombang bergantung pada tekanan pada ketika ini, meningkat dengan peningkatan tekanan, yang membawa kepada herotan bentuk gelombang.

Kelajuan bunyi dalam gas dan cecair. Dalam gas dan cecair, bunyi merambat dalam bentuk gelombang mampatan-nyahcas isipadu. Jika proses perambatan berlaku secara adiabatik (yang, sebagai peraturan, adalah kesnya), iaitu, perubahan suhu dalam gelombang bunyi tidak mempunyai masa untuk meratakan walaupun selepas 1 / 2 , tempoh haba dari kawasan yang dipanaskan (mampat) tidak mempunyai masa untuk bergerak ke kawasan yang sejuk (jarang), kemudian S. z. sama dengan , Di mana R ialah tekanan dalam bahan, ialah ketumpatannya, dan indeksnya s menunjukkan bahawa terbitan diambil pada entropi malar. S. z ini. dipanggil adiabatik. Ungkapan untuk S. z. juga boleh ditulis dalam salah satu bentuk berikut:

di mana KEPADA neraka - adiabatik. modulus pemampatan menyeluruh jirim, - adiabatik. kebolehmampatan, - isoterma kebolehmampatan, = - nisbah kapasiti haba pada tekanan dan isipadu malar.

Dalam terhad pepejal Selain gelombang membujur dan melintang, terdapat jenis gelombang lain. Oleh itu, di sepanjang permukaan bebas badan pepejal atau di sepanjang sempadannya dengan medium lain, mereka merambat gelombang akustik permukaan, yang kelajuannya kurang daripada kelajuan gelombang badan ciri-ciri bahan tertentu. Untuk plat, rod dan bahan akustik pepejal lain. pandu gelombang adalah ciri gelombang biasa Kelajuan yang ditentukan bukan sahaja oleh sifat bahan, tetapi juga oleh geometri badan. Jadi, sebagai contoh, S. z. untuk gelombang longitudinal dalam rod dengan st, dimensi melintang yang jauh lebih kecil daripada panjang gelombang bunyi, berbeza daripada S. z. dalam persekitaran yang tidak terhad dengan l(Jadual 3):

Kaedah untuk mengukur S.z. boleh dibahagikan kepada resonans, interferometrik, berdenyut dan optik (lihat. Pembezaan cahaya oleh ultrasound).Naib. Ketepatan pengukuran dicapai menggunakan kaedah fasa nadi. Optik kaedah memungkinkan untuk mengukur S. z. pada frekuensi hipersonik (sehingga 10 11 -10 12 Hz). Ketepatan abs. ukuran S. z. pada peralatan terbaik lebih kurang. 10 -3%, manakala ketepatan adalah relatif. pengukuran tertib 10 -5% (contohnya, semasa mengkaji pergantungan Dengan pada suhu atau magnet medan atau kepekatan kekotoran atau kecacatan).

Ukuran S. z. digunakan untuk mentakrifkan jamak. sifat jirim, seperti nisbah kapasiti haba untuk gas, kebolehmampatan gas dan cecair, moduli anjal pepejal, suhu Debye, dsb. (lihat. akustik molekul). Penentuan perubahan kecil dalam S. z. adalah sensitif. kaedah menetapkan kekotoran dalam gas dan cecair. Dalam pepejal, ukuran S. z. dan pergantungannya kepada yang berbeza faktor (suhu, medan magnet, dll.) membolehkan anda mengkaji struktur jirim: struktur jalur semikonduktor, struktur permukaan Fermi dalam logam, dsb.

Lit.: Landau L. D., L i f sh i c E. M., Theory of Elasticity, 4th ed., M., 1987; mereka, Hydrodynamics, ed. ke-4, M., 1988; Bergman L., dan aplikasinya dalam sains dan teknologi, trans. dari Jerman, ed. ke-2, M., 1957; Mikhailov I. G., Solovyov V. A., Syrnikov Yu P., Asas akustik molekul, M., 1964; Jadual untuk mengira kelajuan bunyi masuk air laut, L., 1965; Akustik fizikal, ed. W. Mason, terj. daripada Bahasa Inggeris, vol 1, bahagian A, M., 1966, ch. 4; t. 4, bahagian B, M., 1970, ch. 7; Kolesnikov A.E., Pengukuran ultrasonik, ed. ke-2, M., 1982; T r u e l l R., E l b a u m Ch., Ch i k B., Kaedah ultrasonik dalam fizik keadaan pepejal, trans. daripada English, M., 1972; Kristal akustik, ed. M. P. Shaskolskoy, M., 1982; Krasilnikov V.A., Krylov V.V., Pengenalan kepada akustik fizikal, M., 1984. A. L. Polyakova.

Kelajuan bunyi- kelajuan perambatan gelombang elastik dalam medium: kedua-dua membujur (dalam gas, cecair atau pepejal) dan melintang, ricih (dalam pepejal). Ia ditentukan oleh keanjalan dan ketumpatan medium: sebagai peraturan, kelajuan bunyi dalam gas adalah kurang daripada cecair, dan dalam cecair ia kurang daripada pepejal. Juga, dalam gas, kelajuan bunyi bergantung pada suhu bahan tertentu, dalam kristal tunggal - pada arah perambatan gelombang. Biasanya tidak bergantung pada frekuensi gelombang dan amplitudnya; dalam kes di mana kelajuan bunyi bergantung pada kekerapan, kita bercakap tentang penyebaran bunyi.

YouTube ensiklopedia

• 1 / 5

  Sudah dalam pengarang kuno terdapat petunjuk bahawa bunyi disebabkan oleh pergerakan berayun badan (Ptolemy, Euclid). Aristotle menyatakan bahawa kelajuan bunyi mempunyai nilai terhingga, dan membayangkan sifat bunyi dengan betul. Percubaan untuk secara eksperimen menentukan kelajuan bunyi bermula pada separuh pertama abad ke-17. F. Bacon dalam New Organon menunjukkan kemungkinan menentukan kelajuan bunyi dengan membandingkan selang masa antara kilat cahaya dan bunyi tembakan. Menggunakan kaedah ini, pelbagai penyelidik (M. Mersenne, P. Gassendi, W. Derham, sekumpulan saintis dari Akademi Sains Paris - D. Cassini, J. Picard, Huygens, Roemer) menentukan nilai kelajuan bunyi (bergantung kepada keadaan eksperimen, 350- 390 m/s). Secara teorinya, persoalan kelajuan bunyi pertama kali dipertimbangkan oleh I. Newton dalam "Prinsip"nya. Newton sebenarnya mengandaikan bahawa perambatan bunyi adalah isoterma, dan oleh itu menerima nilai yang rendah. Betul nilai teori kelajuan bunyi diperolehi oleh Laplace.

  Pengiraan kelajuan dalam cecair dan gas

  Kelajuan bunyi dalam cecair homogen (atau gas) dikira dengan formula:

  c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho ))))

  Dalam derivatif separa:

  c = − v 2 (∂ p ∂ v) s = − v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\ separa p)(\sebahagian v))\kanan)_(s)))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (Cp)(Cv))\kiri((\frac (\sebahagian p) (\sebahagian v))\kanan)_(T))))

  di mana β (\displaystyle \beta )- kebolehmampatan adiabatik medium; ρ (\displaystyle \rho )- ketumpatan; C p (\displaystyle Cp)- kapasiti haba isobarik; C v (\displaystyle Cv)- kapasiti haba isochoric; p (\gaya paparan p), v (\displaystyle v), T (\displaystyle T)- tekanan, isipadu tertentu dan suhu medium; s (\displaystyle s)- entropi medium.

  Untuk penyelesaian dan sistem fizikokimia kompleks lain (contohnya, gas asli, minyak) ungkapan ini boleh memberikan ralat yang sangat besar.

  pepejal

  Dengan adanya antara muka, tenaga elastik boleh dipindahkan melalui gelombang permukaan pelbagai jenis, yang kelajuannya berbeza daripada kelajuan gelombang membujur dan melintang. Tenaga ayunan ini boleh berkali-kali lebih besar daripada tenaga gelombang badan.

  pengenalan.
  

  Konsep bunyi Kami biasanya mengaitkannya dengan pendengaran dan, oleh itu, dengan proses fisiologi di telinga, serta dengan proses psikologi dalam otak kita (di mana sensasi memasuki organ pendengaran diproses). Selain itu, di bawah bunyi kita memahami fenomena fizikal yang menyebabkan kesan pada telinga kita iaitu gelombang longitudinal. Jika gelombang kenyal tersebut merambat di udara mempunyai frekuensi antara 16 kepada 20000 Hz, kemudian, apabila sampai ke telinga manusia, ia menyebabkan sensasi bunyi. Selaras dengan ini, gelombang elastik dalam mana-mana medium yang mempunyai frekuensi dalam had yang ditentukan dipanggil gelombang bunyi atau hanya bunyi. Gelombang elastik dengan frekuensi kurang daripada 16 Hz dipanggil infrasound; gelombang dengan frekuensi melebihi 20,000 Hz dipanggil ultrasound. Telinga manusia tidak boleh mendengar infra- dan ultrasound.

  Bagi seseorang yang mendengar, dua ciri bunyi serta-merta menjadi jelas, iaitu kelantangan dan picnya. Kelantangan adalah berkaitan dengan keamatan gelombang bunyi, yang berkadar dengan kuasa dua amplitud gelombang. Ketinggian Bunyi itu menunjukkan sama ada ia tinggi, seperti biola atau cello, atau rendah, seperti bunyi drum bes atau rentetan bes. Kuantiti fizikal yang mencirikan pic bunyi ialah frekuensi getaran gelombang bunyi, yang pertama kali disedari oleh Galileo. Semakin rendah frekuensi, semakin rendah pic bunyi, dan semakin tinggi frekuensi, semakin tinggi bunyinya.

  Salah satu ciri penting bunyi ialah kelajuan. Kelajuan bunyi ialah kelajuan gelombang bunyi melalui medium. Dalam gas, kelajuan bunyi kurang daripada cecair, dan dalam cecair ia kurang daripada pepejal (dan untuk gelombang melintang kelajuan sentiasa kurang daripada untuk gelombang membujur). Kelajuan bunyi dalam gas dan wap adalah dari 150 hingga 1000 m/s, dalam cecair dari 750 hingga 2000 m/s, dalam pepejal dari 2000 hingga 6500 m/s. Di udara dalam keadaan normal kelajuan bunyi ialah 330 m/s, dalam air - 1500 m/s.

  Abstrak juga membincangkan kesannya, yang kewujudannya telah ditunjukkan pada tahun 1842 oleh CHRISTIAN DOPPLER (Doppler) (Doppler) (1803-53), ahli fizik dan astronomi Austria. Kesan ini kemudiannya dinamakan sempena namanya.

  1. Kelajuan gelombang bunyi dalam pelbagai media.
  

  Kita biasanya menganggap bunyi sebagai bergerak melalui udara kerana biasanya udara yang bersentuhan dengan gegendang telinga kita, dan getarannya menyebabkan gegendang telinga tersebut bergetar. Walau bagaimanapun, gelombang bunyi juga boleh merambat dalam bahan lain. Seorang perenang boleh mendengar bunyi dua batu berlanggar antara satu sama lain semasa di dalam air, kerana getaran dihantar ke telinga oleh air. Jika anda meletakkan telinga anda ke tanah, anda boleh mendengar pendekatan kereta api atau traktor. Dalam kes ini, bumi tidak memberi kesan langsung kepada gegendang telinga anda. Walau bagaimanapun, gelombang longitudinal yang merambat di dalam tanah dipanggil gelombang bunyi kerana getarannya menyebabkan udara di telinga luar bergetar. Sesungguhnya, gelombang membujur yang merambat dalam mana-mana medium bahan sering dipanggil gelombang bunyi. Jelas sekali, bunyi tidak boleh merambat tanpa ketiadaan jirim. Sebagai contoh, adalah mustahil untuk mendengar bunyi loceng yang terletak di dalam kapal yang udaranya telah dipam keluar [percubaan Robert Boyle (1660)].

  Kelajuan bunyi dalam pelbagai bahan mempunyai makna yang berbeza. Dalam udara pada suhu 0 o C dan tekanan 1 atm, bunyi bergerak pada kelajuan 331.3 m/s. Dalam udara dan media gas dan cecair lain, kelajuan bergantung pada modulus pemampatan B dan ketumpatan medium (bahan) r:

  Dalam helium, ketumpatannya jauh lebih rendah daripada ketumpatan udara, dan modulus pemampatan hampir sama, kelajuan bunyi hampir tiga kali lebih besar. Dalam cecair dan pepejal, yang secara ketara kurang boleh dimampatkan dan oleh itu mempunyai moduli anjal yang jauh lebih besar, kelajuannya juga lebih besar. Kelajuan nilai bunyi dalam pelbagai bahan diberikan dalam jadual 1.1, 1.2, 1.3; ia paling bergantung pada suhu (lihat jadual 1.4, 1.5), namun pergantungan ini penting hanya untuk gas dan cecair. Sebagai contoh, di udara, dengan peningkatan suhu sebanyak 1 o C, kelajuan bunyi meningkat kira-kira 0.60 m/s:

  u"(331+0.60T) m/s,

  di mana T ialah suhu dalam o C. Contohnya, pada 20 o C kita ada:

  u" m/s = 343 m/s.

  2. Kesan Doppler dalam akustik.

  Anda mungkin perasan bahawa nada siren trak bomba, yang bergerak pada kelajuan tinggi, jatuh dengan mendadak selepas kenderaan itu melepasi anda. Anda mungkin juga perasan perubahan dalam nada isyarat kereta yang memandu melepasi anda pada kelajuan tinggi. Padang enjin kereta lumba juga berubah apabila ia melalui pemerhati. Jika sumber bunyi menghampiri pemerhati, pic bunyi meningkat berbanding semasa sumber bunyi dalam keadaan rehat. Jika sumber bunyi bergerak menjauhi pemerhati, maka pic bunyi itu berkurangan. Fenomena ini dipanggil Kesan Doppler dan berlaku untuk semua jenis gelombang. Sekarang mari kita pertimbangkan sebab-sebab kejadiannya dan kirakan perubahan dalam frekuensi gelombang bunyi akibat kesan ini.

  Kesan Doppler: a - kedua-dua pemerhati di kaki lima mendengar bunyi siren trak bomba berdiri pada frekuensi yang sama; b - seorang pemerhati ke arah mana sebuah jentera bomba sedang menghampiri mendengar bunyi dengan frekuensi yang lebih tinggi, dan seorang pemerhati dari mana jentera bomba sedang bergerak menjauh mendengar bunyi yang lebih rendah.
  

  Mari kita pertimbangkan, untuk tujuan konkrit, sebuah trak bomba yang sirennya, apabila kenderaan itu tidak bergerak, mengeluarkan bunyi dengan frekuensi tertentu ke semua arah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 2.1,a. Biarkan trak bomba sekarang mula bergerak, dan siren terus mengeluarkan gelombang bunyi pada frekuensi yang sama. Walau bagaimanapun, semasa memandu, gelombang bunyi yang dikeluarkan oleh siren ke hadapan akan dikesan kawan yang lebih rapat antara satu sama lain daripada dalam kes apabila kereta itu tidak bergerak, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 2.1, b. Ini berlaku kerana semasa pergerakannya trak bomba "mengejar" dengan ombak yang dipancarkan sebelum ini. Oleh itu, pemerhati di sepanjang jalan akan melihat bilangan yang lebih besar puncak gelombang yang melaluinya setiap unit masa, dan, oleh itu, untuk itu frekuensi bunyi akan lebih tinggi. Sebaliknya, ombak yang merambat di belakang kereta akan menjadi lebih jauh antara satu sama lain, kerana kereta itu kelihatan "berpisah" daripada mereka. Akibatnya, setiap unit masa, lebih sedikit puncak gelombang akan melalui pemerhati di belakang kereta, dan pic bunyi akan menjadi lebih rendah.

  nasi. 2.2.
  

  Untuk mengira perubahan kekerapan, kami menggunakan Rajah. 2.2. Kami akan menganggap bahawa dalam kerangka rujukan kami udara (atau medium lain) berada dalam keadaan tenang. Dalam Rajah. 2.2 sumber bunyi (contohnya, siren) dalam keadaan rehat. Puncak gelombang berturut-turut ditunjukkan, dengan salah satu daripadanya hanya dipancarkan oleh sumber bunyi. Jarak antara puncak ini adalah sama dengan panjang gelombang l. Jika frekuensi ayunan sumber bunyi adalah sama dengan ¦, maka masa berlalu antara pancaran puncak gelombang adalah sama dengan

  T= 1/¦.

  Dalam Rajah. 2.3 sumber bunyi bergerak dengan laju u ist. Semasa masa T (baru ditentukan), puncak pertama gelombang akan menempuh jarak d =uT, Di mana u- kelajuan gelombang bunyi di udara (yang, sudah tentu, akan sama tanpa mengira sama ada sumbernya bergerak atau tidak). Pada masa yang sama, sumber bunyi akan bergerak jauh d ist = u ist T. Kemudian jarak antara puncak gelombang berturut-turut adalah sama dengan panjang gelombang baru l`, akan ditulis dalam borang

  l` = d + d ist = ( u+u ist) T= (u+u ist)/¦,

  kerana T= 1/¦. Kekerapan ¦` gelombang diberikan oleh ungkapan

  ¦`= u/l` = u¦/ ( u+u ist),

  ¦` = ¦/(1 +u ist /u) [sumber bunyi bergerak menjauhi pemerhati dalam keadaan rehat].

  Oleh kerana penyebut pecahan lebih besar daripada satu, kita mempunyai ¦`<¦. Например, если источник создаёт звук на частоте 400 Гц, когда он находится в покое, то, когда источник начинает двигаться в направлении от наблюдателя, стоящего на месте, со скоростью 30 м/с, последний услышит звук на частоте (при температуре 0 о C)

  ¦` = 400 Hz / 1 + (30 m/s)/(331 m/s) = 366.64 Hz.

  Panjang gelombang baharu untuk sumber yang menghampiri pemerhati dengan laju u ist, akan sama

  l` = d - d ist.

  Dalam kes ini, kekerapan ¦` diberikan oleh ungkapan

  ¦` = ¦/(1 -u ist /u) [sumber bunyi mendekati pemerhati dalam keadaan rehat].

  Kesan Doppler juga berlaku apabila sumber bunyi dalam keadaan rehat (berbanding dengan medium di mana gelombang bunyi merambat) dan pemerhati bergerak. Jika pemerhati menghampiri sumber bunyi, dia mendengar bunyi yang lebih tinggi daripada bunyi yang dikeluarkan oleh sumber itu. Jika pemerhati bergerak menjauhi sumber, maka bunyi itu kelihatan lebih rendah kepadanya. Secara kuantitatif, perubahan kekerapan di sini berbeza sedikit daripada kes apabila sumber bergerak dan pemerhati dalam keadaan rehat. Dalam kes ini, jarak antara puncak gelombang (panjang gelombang l) tidak berubah, tetapi kelajuan pergerakan rabung berbanding pemerhati berubah. Jika pemerhati menghampiri sumber bunyi, maka kelajuan gelombang relatif kepada pemerhati akan sama dengan u` = u + u obs, di mana u ialah kelajuan perambatan bunyi dalam udara (kita mengandaikan bahawa udara dalam keadaan rehat), dan u obs – kelajuan pemerhati. Oleh itu, kekerapan baharu akan sama dengan

  ¦`= u` /l = (u + u obs)/ l,

  atau, kerana l= u /¦,

  ¦` = (1 +u obs /u) ¦ [pemerhati menghampiri sumber bunyi yang tidak bergerak].

  Dalam kes apabila pemerhati bergerak menjauhi sumber bunyi, kelajuan relatif akan sama dengan u` = u - u boleh diperhatikan,

  ¦` = (1 -u obs /u) ¦ [pemerhati bergerak menjauhi sumber bunyi pegun].

  Jika gelombang bunyi dipantulkan daripada halangan yang bergerak, maka frekuensi gelombang pantulan akibat kesan Doppler akan berbeza daripada frekuensi gelombang kejadian, i.e. anjakan frekuensi Doppler yang dipanggil akan berlaku. Jika kejadian dan gelombang bunyi yang dipantulkan ditindih antara satu sama lain, superposisi akan timbul, dan ini akan membawa kepada rentak. Kekerapan rentak adalah sama dengan perbezaan antara frekuensi kedua-dua gelombang. Manifestasi kesan Doppler ini digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti perubatan, yang biasanya menggunakan gelombang ultrasonik dalam julat frekuensi megahertz. Sebagai contoh, gelombang ultrasound yang dipantulkan daripada sel darah merah boleh digunakan untuk menentukan kelajuan aliran darah. Begitu juga, kaedah ini boleh digunakan untuk mengesan pergerakan dada janin, serta untuk memantau degupan jantung dari jauh. Perlu diingatkan bahawa kesan Doppler juga merupakan asas kaedah pengesanan radar untuk kenderaan yang melebihi kelajuan yang ditetapkan, tetapi dalam kes ini gelombang elektromagnet (radio) digunakan dan bukannya gelombang bunyi.

  Ketepatan perhubungan (2.1) dan (2.2) berkurangan jika u ist atau u pemerhatian menghampiri kelajuan bunyi. Ini disebabkan oleh fakta bahawa anjakan zarah medium tidak lagi berkadar dengan daya pemulihan, i.e. penyimpangan daripada hukum Hooke akan timbul, sehingga kebanyakan penaakulan teori kita akan kehilangan daya.

  Kesimpulan.

  Bunyi merambat dalam bentuk gelombang longitudinal di udara dan media lain. Kelajuan bunyi dalam udara meningkat dengan peningkatan suhu; pada 0 o C ia adalah lebih kurang 331 m/s.

  Kesan Doppler ialah pergerakan sumber bunyi atau pendengar menyebabkan perubahan pic bunyi. Ciri-ciri sebarang gelombang (cahaya, bunyi, dll.). Apabila sumber menghampiri penerima l berkurangan, dan dengan jarak bertambah dengan jumlah l - l O = nl O /c, Di mana l o - panjang gelombang sumber, c- kelajuan perambatan gelombang, n- kelajuan relatif sumber. Dalam erti kata lain, jika sumber bunyi dan pendengar semakin dekat, pic bunyi meningkat; jika mereka bergerak menjauhi satu sama lain, maka nada bunyi berkurangan.
  

  Rujukan.

  1. Ensiklopedia Hebat Cyril dan Methodius 2001 (2 CD-ROM).

  2. Giancoli D. Fizik: Dalam 2 jilid T. 1: Trans. daripada bahasa Inggeris - M.: Mir, 1989. – 656 p., sakit.

  3. Enochovich A. S. Buku rujukan ringkas tentang fizik. – ed. ke-2, disemak dan ditambah. – M.: Higher School, 1976. – 288 p., ill.

  4. Savelyev I.V. Kursus fizik am: Buku Teks. elaun. Dalam 3 jilid T. 2. Elektrik dan kemagnetan. ombak. Optik. – ed. ke-3, rev. – M.: Sains. Ch. ed. fizik dan matematik lit., 1988. – 496 hlm., sakit.

  PermohonanA.

  PermohonanB.

  Meja.

  Nota. Pekali suhu kelajuan bunyi menunjukkan berapa meter sesaat kelajuan bunyi dalam bahan meningkat apabila suhunya meningkat sebanyak 1 o C. Tanda tolak menunjukkan bahawa cecair ini mempunyai pekali suhu negatif kelajuan. Ini bermakna apabila suhu meningkat, kelajuan bunyi dalam cecair berkurangan. Pengecualian ialah air; apabila suhu meningkat dari 0 hingga 74 o C, kelajuan bunyi di dalamnya meningkat. Kelajuan bunyi tertinggi dalam air pada 74 o C ialah 1555.5 m/s.