Дуу бол бидний амьдралын нэг бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд хүмүүс үүнийг хаа сайгүй сонсдог. Энэ үзэгдлийг илүү нарийвчлан авч үзэхийн тулд эхлээд ойлголтыг өөрөө ойлгох хэрэгтэй. Үүнийг хийхийн тулд нэвтэрхий толь бичигт хандах хэрэгтэй бөгөөд тэнд "дуу бол ямар нэг уян орчинд тархаж, дотор нь механик чичиргээ үүсгэдэг уян долгион" гэж бичсэн байдаг. Энгийнээр хэлбэл, эдгээр нь ямар ч орчинд дуут чичиргээ юм. Дууны гол шинж чанар нь юу байхаас хамаарна. Юуны өмнө, жишээлбэл, усанд тархах хурд нь бусад орчноос ялгаатай байдаг.
Аливаа дууны аналог нь тодорхой шинж чанартай (бие махбодийн шинж чанар) болон чанаруудтай (эдгээр шинж чанаруудыг хүний мэдрэмжинд тусгадаг). Тухайлбал, үргэлжлэх хугацаа-үргэлжлэх хугацаа, давтамж-давхарга, найруулга-тембр гэх мэт.
Усан дахь дууны хурд нь агаараас хамаагүй өндөр байдаг. Үүний үр дүнд энэ нь илүү хурдан тархаж, илүү их сонсогддог. Энэ нь усны орчны өндөр молекул нягтралтай холбоотой юм. Энэ нь агаар, гангаас 800 дахин нягт юм. Үүнээс үзэхэд дууны тархалт нь орчиноос ихээхэн хамаардаг. Тодорхой тоонуудыг харцгаая. Усан дахь дууны хурд 1430 м/с, агаарт 331.5 м/с байна.
Бага давтамжийн дуу чимээ, жишээлбэл, ажиллаж байгаа хөлөг онгоцны хөдөлгүүрээс үүссэн дуу чимээ нь хөлөг онгоц харагдахаас арай эрт сонсогддог. Түүний хурд нь хэд хэдэн зүйлээс хамаарна. Хэрэв усны температур нэмэгдвэл усан дахь дууны хурд нэмэгддэг. Усны давсжилт, даралт ихсэхтэй адил зүйл тохиолддог бөгөөд энэ нь усны гүн нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Термоклин гэх мэт үзэгдэл нь хурдад онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь янз бүрийн температуртай усны давхарга байдаг газрууд юм.
Мөн ийм газруудад энэ нь өөр өөр байдаг (температурын зөрүүгээс шалтгаалан). Мөн дууны долгион нь янз бүрийн нягтралтай ийм давхаргуудаар дамжин өнгөрөхөд тэд ихэнх хүч чадлаа алддаг. Дууны долгион нь термоклинтай тулгарах үед энэ нь хэсэгчлэн эсвэл заримдаа бүрэн тусдаг (тусгалын зэрэг нь дуу чимээ унах өнцгөөс хамаарна), үүний дараа энэ газрын нөгөө талд сүүдрийн бүс үүсдэг. Хэрэв бид дууны эх үүсвэр нь термоклины дээгүүр усны орон зайд байрладаг жишээг авч үзвэл доороос юу ч сонсох нь хэцүү төдийгүй бараг боломжгүй байх болно.
Гадаргуугаас дээш ялгардаг нь усанд хэзээ ч сонсогддоггүй. Усны давхарга дор байвал эсрэгээрээ тохиолддог: дээрээс нь дуугардаггүй. Үүний тод жишээ бол орчин үеийн шумбагчид юм. Ус тэдэнд нөлөөлдөг тул сонсгол нь ихээхэн буурдаг бөгөөд усан дахь дууны өндөр хурд нь түүний хөдөлж буй чиглэлийг тодорхойлох чанарыг бууруулдаг. Энэ нь дууг мэдрэх стереофоник чадварыг сулруулдаг.
Усны давхарга дор энэ нь хүний чихэнд агаар мандлынх шиг чихний бүрхэвчээр биш харин толгойн гавлын ясаар дамждаг. Энэ үйл явцын үр дүн нь хоёр чихээр нэгэн зэрэг мэдрэх явдал юм. Энэ үед хүний тархи дохио хаанаас, ямар эрчимтэй ирж байгааг ялгаж чаддаггүй. Үүний үр дүнд дуу чимээ бүх талаас нэгэн зэрэг эргэлдэж байгаа мэт ухамсар бий болсон боловч энэ нь тийм ч хол юм.
Дээр дурдсанаас гадна усан дахь дууны долгион нь шингээх, ялгах, тархах зэрэг шинж чанартай байдаг. Эхнийх нь усны орчин, түүний доторх давсны үрэлтийн улмаас давстай усанд дуу чимээний хүч аажмаар алга болдог. Зөрчил нь дууны эх үүсвэрээс хол зайд илэрдэг. Энэ нь гэрлийн адил сансарт уусдаг бөгөөд үүний үр дүнд түүний эрчим нь мэдэгдэхүйц буурдаг. Бүх төрлийн саад тотгор, хүрээлэн буй орчны нэг төрлийн бус байдлаас болж хэлбэлзэл нь бүрмөсөн алга болдог.
Өнөөдөр олон шинэ суурьшсан хүмүүс орон сууцаа тохижуулахдаа нэмэлт ажил, тэр дундаа гэрийнхээ дуу чимээ тусгаарлах ажлыг хийхээс өөр аргагүй болдог, учир нь... Ашигласан стандарт материалууд нь таны гэрт болж буй үйл явдлыг хэсэгчлэн нуух боломжийг олгодог бөгөөд таны хүслийн эсрэг хөршүүдтэйгээ харилцах сонирхолгүй байх болно.
Хатуу бодисын хувьд энэ нь дор хаяж долгионыг эсэргүүцэх бодисын нягтрал, уян хатан чанарт нөлөөлдөг. Тиймээс байрыг тоноглохдоо даацын ханатай зэргэлдээх давхаргыг дээд ба доод хэсэгт "давхацсан" дуу чимээтэй болгодог. Энэ нь заримдаа децибелийг 10 дахин бууруулах боломжийг олгодог. Дараа нь базальт дэвсгэр тавьж, дээр нь гипсэн хавтанг байрлуулж, орон сууцны гаднах дуу чимээг тусгадаг. Дууны долгион ийм бүтэц рүү "нисэх" үед энэ нь сүвэрхэг, зөөлөн тусгаарлагчийн давхаргад сулардаг. Хэрэв дуу чимээ хүчтэй байвал түүнийг шингээдэг материал нь бүр халж болно.
Ус, мод, металл зэрэг уян харимхай бодисууд сайн дамждаг тул хөгжмийн зэмсгийн сайхан “дуулж” сонсогддог. Эрт дээр үед зарим ард түмэн, жишээлбэл, морьтон хүмүүсийн ойртох аргыг чихийг нь газарт наах замаар тодорхойлдог байсан бөгөөд энэ нь бас нэлээд уян хатан байдаг.
Дууны км-ийн хурд нь түүний тархаж буй орчны онцлогоос хамаарна. Ялангуяа процесс нь түүний даралт, химийн найрлага, температур, уян хатан чанар, нягтрал болон бусад үзүүлэлтүүдэд нөлөөлж болно. Жишээлбэл, ган хуудсанд дууны долгион секундэд 5100 метр, шилэнд - 5000 м/с, мод, боржин чулуунд - 4000 м/с орчим хурдтай тархдаг. Хурдыг цагт километр болгон хөрвүүлэхийн тулд та тоонуудыг 3600 (цагт секунд) үржүүлж, 1000 (км тутамд метр) хуваах хэрэгтэй.
Усны орчинд км-ээр хэмжигдэх дууны хурд нь янз бүрийн давсжилттай бодисын хувьд өөр өөр байдаг. Цельсийн 10 градусын цэвэр усны хувьд энэ нь ойролцоогоор 1450 м / с, 20 градусын температурт, ижил даралттай үед аль хэдийн 1490 м / с байна.
Давстай орчин нь дуу чимээний чичиргээний илт өндөр хурдаар тодорхойлогддог.
Агаар дахь дууны тархалт нь температураас хамаарна. Энэ параметрийн утгыг 20 гэж үзвэл дууны долгион нь ойролцоогоор 340 м/с буюу 1200 км/цаг орчим хурдтай тархдаг. Тэг градусын үед хурд нь 332 м/с хүртэл удааширдаг. Орон сууцны тусгаарлагчийн тухайд бид гаднах дуу чимээг бууруулахад ихэвчлэн ашигладаг үйсэн материалд дууны хурд км-ээр ердөө 1800 км/цаг (секундэд 500 метр) байдгийг мэдэж болно. Энэ нь ган хэсгүүдийн энэ шинж чанараас арав дахин бага юм.
Дууны долгион нь тархаж буй орчны уртааш чичиргээ юм. Жишээлбэл, хөгжмийн зохиолын аялгуу ямар нэгэн саадыг даван туулахад түүний дууны түвшин буурдаг, учир нь Үүний зэрэгцээ давтамж өөрчлөгддөг тул бид эмэгтэй хүний дууг, эрэгтэй хүний дууг сонсдог. Хамгийн сонирхолтой газар бол км-ийн дууны хурд тэгтэй ойролцоо байдаг. Энэ бол ийм төрлийн долгион бараг тархдаггүй вакуум юм. Энэ нь хэрхэн ажилладагийг харуулахын тулд физикчид дуугардаг сэрүүлэгтэй цагийг бүрээсний доор байрлуулж, агаарыг нь гадагшлуулдаг. Агаар нимгэн байх тусам хонх чимээгүй сонсогддог.
Сургуулиа төгсөөд олон жилийн турш агаар дахь дууны бодит хурд ямар байх нь тодорхойгүй хэвээр байна. Зарим нь багшийн үгийг анхааралтай сонсоогүй байхад зарим нь танилцуулж буй материалыг бүрэн ойлгоогүй. За, магадгүй энэ мэдлэгийн цоорхойг нөхөх цаг болсон байх. Өнөөдөр бид зөвхөн "хуурай" тоонуудыг зааж өгөхгүй, харин агаар дахь дууны хурдыг тодорхойлдог механизмыг өөрөө тайлбарлах болно.
Та бүхний мэдэж байгаагаар агаар бол янз бүрийн хийн цуглуулга юм. 78% -иас бага зэрэг нь азот, бараг 21% нь хүчилтөрөгч, үлдсэн хэсэг нь нүүрстөрөгчийн давхар исэл бөгөөд хийн орчинд дууны тархалтын хурдны талаар ярих болно.
Эхлээд "дууны долгион" эсвэл "дууны чичиргээ" гэсэн хэллэгийг олон хүн сонссон байх. Үнэн хэрэгтээ, жишээлбэл, дуу чимээ гаргадаг чанга яригчийн диффузор нь тодорхой давтамжтайгаар чичирдэг бөгөөд үүнийг хүний сонсголын аппарат дуу авиа гэж ангилдаг. Физикийн нэгэн хуулинд хий болон шингэн дэх даралт бүх чиглэлд өөрчлөгдөөгүй тархдаг гэж заасан байдаг. Эндээс үзэхэд хамгийн тохиромжтой нөхцөлд хий дэх дууны хурд жигд байна. Мэдээжийн хэрэг, бодит байдал дээр байгалийн уналт байдаг. Хурд яагаад өөрчлөгдөж болохыг тайлбарлаж байгаа тул та энэ шинж чанарыг санаж байх хэрэгтэй. Гэхдээ бид гол сэдвээсээ жаахан хөндийрчихлөө. Тэгэхээр, хэрэв дуу чимээ нь чичиргээ юм бол чичиргээ гэж юу вэ?
Аливаа хий нь тодорхой тохиргооны атомуудын цуглуулга юм. Хатуу биетүүдээс ялгаатай нь тэдгээрийн доторх атомуудын хооронд харьцангуй том зай байдаг (жишээлбэл, металлын болор тортой харьцуулахад). Вазелин шиг масстай саванд тараасан вандуйтай зүйрлэлийг хийж болно. хэлбэлзэл нь ойролцоох хийн атомуудад импульс өгдөг. Тэд эргээд бильярдын ширээн дээрх бөмбөг шиг хөрш зэргэлдээхүүдийг нь "цохиж", үйл явц давтагдана. Агаар дахь дууны хурд нь импульсийн үндсэн шалтгааны эрчмийг нарийн тодорхойлдог. Гэхдээ энэ бол зөвхөн нэг бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Бодисын атомууд хэдий чинээ нягт байх тусам доторх дууны тархалтын хурд өндөр болно. Жишээлбэл, агаар дахь дууны хурд нь цул боржингийнхоос бараг 10 дахин бага байдаг. Үүнийг ойлгоход маш хялбар: хий дэх атом хөршдөө "хүрч", импульсийн энергийг шилжүүлэхийн тулд тодорхой зайг даван туулах хэрэгтэй.
Үр дагавар: температур нэмэгдэх тусам долгионы тархалтын хурд нэмэгддэг. Хэдийгээр атомын хурд өндөр боловч эмх замбараагүй хөдөлж, илүү олон удаа мөргөлддөг. Шахсан хий нь дуу чимээг илүү хурдан дамжуулдаг нь үнэн боловч хийн дэх дууны хурдыг тооцоолохдоо анхны нягтрал, шахалт, температур, коэффициент (хийн тогтмол) зэргийг харгалзан үздэг. Үнэн хэрэгтээ энэ бүхэн дээр дурдсанаас үүдэлтэй.
Гэсэн хэдий ч агаар дахь дууны хурд хэд вэ? Тодорхой хариулт өгөх боломжгүй гэдгийг олон хүн аль хэдийн таамаглаж байсан. Энд зөвхөн зарим үндсэн өгөгдөл байна:
Тэг цэгт (далайн түвшин) тэг үед дууны хурд ойролцоогоор 331 м / с;
Температурыг -20 хэм хүртэл бууруулснаар та дууны долгионыг 319 м/с хүртэл удаашруулж чадна, учир нь анх сансарт атомууд илүү удаан хөдөлдөг;
Үүнийг 500 градус хүртэл нэмэгдүүлэх нь дууны тархалтыг бараг нэг хагас дахин хурдасгадаг - 550 м / с хүртэл.
Гэсэн хэдий ч өгөгдсөн өгөгдөл нь ойролцоо байна, учир нь хийн дуу чимээ дамжуулах чадвар нь температураас гадна даралт, орон зайн тохиргоо (объект бүхий өрөө эсвэл задгай талбай), өөрийн хөдөлгөөн гэх мэт нөлөөлдөг.
Одоогийн байдлаар агаар мандлын дуу чимээг дамжуулах шинж чанарыг идэвхтэй судалж байна. Жишээлбэл, төслүүдийн нэг нь туссан (цуурай) бүртгэх замаар агаарын давхаргын температурыг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Ихэнх хүмүүс дуу чимээ гэж юу болохыг маш сайн ойлгодог. Энэ нь сонсголтой холбоотой бөгөөд физиологийн болон сэтгэл зүйн үйл явцтай холбоотой байдаг. Тархи нь сонсголын эрхтнүүдээр дамжин ирэх мэдрэмжийг боловсруулдаг. Дууны хурд нь олон хүчин зүйлээс хамаардаг.
Хүмүүсээр ялгагдах дуу чимээ
Энэ үгийн ерөнхий утгаараа дуу чимээ нь сонсголын эрхтэнд нөлөөлдөг физик үзэгдэл юм. Энэ нь янз бүрийн давтамжийн уртааш долгион хэлбэртэй байдаг. Хүмүүс 16-20,000 Гц давтамжтай дууг сонсож чаддаг. Зөвхөн агаарт төдийгүй бусад орчинд тархаж, хүний чихэнд хүрдэг эдгээр уян тууш долгион нь дуу чимээг үүсгэдэг. Хүмүүс бүх зүйлийг сонсож чадахгүй. 16 Гц-ээс бага давтамжтай уян харимхай долгионыг хэт авиа, 20,000 Гц-ээс дээш долгионыг хэт авиа гэж нэрлэдэг. Хүний чих тэднийг сонсохгүй.
Дууны шинж чанар
Дууны хоёр үндсэн шинж чанар байдаг: дууны хэмжээ, өндөр. Тэдний эхнийх нь уян харимхай дууны долгионы эрчимтэй холбоотой юм. Өөр нэг чухал үзүүлэлт бий. Өндөрийг тодорхойлдог физик хэмжигдэхүүн нь уян харимхай долгионы хэлбэлзлийн давтамж юм. Энэ тохиолдолд нэг дүрэм үйлчилнэ: энэ нь том байх тусам дуу чимээ өндөр байх ба эсрэгээр. Өөр нэг чухал шинж чанар бол дууны хурд юм. Энэ нь янз бүрийн орчинд өөр өөр байдаг. Энэ нь уян харимхай дууны долгионы тархалтын хурдыг илэрхийлдэг. Хийн орчинд энэ үзүүлэлт шингэнтэй харьцуулахад бага байх болно. Хатуу биет дэх дууны хурд хамгийн өндөр байдаг. Түүнээс гадна уртааш долгионы хувьд энэ нь хөндлөн долгионыхоос үргэлж их байдаг.
Дууны долгионы тархалтын хурд
Энэ үзүүлэлт нь орчны нягтрал, түүний уян хатан чанараас хамаарна. Хийн орчинд энэ нь бодисын температурт нөлөөлдөг. Дүрмээр бол дууны хурд нь долгионы далайц ба давтамжаас хамаардаггүй. Эдгээр шинж чанарууд нь нөлөөлсөн ховор тохиолдолд тархалт гэж нэрлэгддэг. Уур эсвэл хий дэх дууны хурд 150-1000 м/с хооронд хэлбэлздэг. Шингэн орчинд аль хэдийн 750-2000 м / с, хатуу материалд - 2000-6500 м / с байна. Хэвийн нөхцөлд агаар дахь дууны хурд 331 м/с хүрдэг. Энгийн усанд - 1500 м/с.
Төрөл бүрийн химийн орчинд дууны долгионы хурд
Янз бүрийн химийн орчинд дууны тархалтын хурд ижил биш байна. Тэгэхээр азотод 334 м/с, агаарт - 331, ацетиленд - 327, аммиакт - 415, устөрөгчид - 1284, метанд - 430, хүчилтөрөгч - 316, гелид - 965, нүүрстөрөгчийн дутуу исэлд - 338, нүүрстөрөгчийн давхар исэлд - 259, хлорт - 206 м/с. Хийн орчинд дууны долгионы хурд нь температур (T) ба даралт нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Шингэний хувьд T секундэд хэдэн метрээр өсөхөд ихэвчлэн буурдаг. Шингэн орчинд дууны хурд (м/с) (20 ° C температурт):
Ус - 1490;
этилийн спирт - 1180;
Бензол - 1324;
Мөнгөн ус - 1453;
Нүүрстөрөгчийн дөрвөн хлорид - 920;
Глицерин - 1923 он.
Дээрх дүрмийн цорын ганц үл хамаарах зүйл бол температур нэмэгдэх тусам дууны хурд нэмэгддэг ус юм. Энэ шингэнийг 74 ° C хүртэл халаахад хамгийн дээд хэмжээндээ хүрдэг. Температур нэмэгдэх тусам дууны хурд буурдаг. Даралт ихсэх тусам 0.01%/1 Атм-аар нэмэгдэнэ. Далайн давстай усанд температур, гүн, давсжилт нэмэгдэх тусам дууны хурд нэмэгдэнэ. Бусад орчинд энэ үзүүлэлт өөрөөр өөрчлөгддөг. Тиймээс шингэн ба хийн холимогт дууны хурд нь түүний бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентрацаас хамаардаг. Изотопын хатуу биетэд энэ нь түүний нягт ба уян хатан модулиар тодорхойлогддог. Хөндлөн (хасрах) ба уртын уян долгион нь хязгааргүй нягт орчинд тархдаг. Хатуу биет дэх дууны хурд (м/с) (уртааш/хөндлөн долгион):
Шилэн - 3460-4800/2380-2560;
Хайлсан кварц - 5970/3762;
Бетон - 4200-5300/1100-1121;
Цайр - 4170-4200/2440;
Teflon - 1340/*;
Төмөр - 5835-5950/*;
Алт - 3200-3240/1200;
Хөнгөн цагаан - 6320/3190;
Мөнгө - 3660-3700/1600-1690;
Гуулин - 4600/2080;
Никель - 5630/2960.
Ферромагнетэд дууны долгионы хурд нь соронзон орны хүчнээс хамаардаг. Дан талстуудад дууны долгионы хурд (м/с) нь түүний тархалтын чиглэлээс хамаарна.
- бадмаараг (уртааш долгион) - 11240;
- кадми сульфид (уртааш / хөндлөн) - 3580/4500;
- литийн ниобат (уртааш) - 7330.
Ийм орчинд тархдаггүй тул вакуум дахь дууны хурд 0 байна.
Дууны хурдыг тодорхойлох
Дуут дохиотой холбоотой бүх зүйл бидний өвөг дээдсийг олон мянган жилийн өмнө сонирхож байсан. Эртний дэлхийн бараг бүх шилдэг эрдэмтэд энэ үзэгдлийн мөн чанарыг тодорхойлохын тулд ажилласан. Эртний математикчид хүртэл дуу чимээ нь биеийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг болохыг тогтоожээ. Энэ тухай Евклид, Птолемей нар бичжээ. Дууны хурд нь хязгаарлагдмал утгатай болохыг Аристотель тогтоосон. Энэ үзүүлэлтийг тодорхойлох анхны оролдлогыг 17-р зуунд Ф.Бэкон хийсэн. Тэрээр буун дуу болон гэрлийн анивчсан цаг хугацааны интервалыг харьцуулж хурдыг тогтоохыг оролдсон. Энэ аргад үндэслэн Парисын Шинжлэх ухааны академийн хэсэг физикчид эхлээд дууны долгионы хурдыг тодорхойлжээ. Туршилтын янз бүрийн нөхцөлд 350-390 м/с байсан. Дууны хурдны онолын үндэслэлийг анх И.Ньютон “Зарчмууд”-даа авч үзсэн. P.S энэ үзүүлэлтийг зөв тодорхойлж чадсан. Лаплас.
Дууны хурдны томъёо
Дуу чимээ тархдаг хийн орчин ба шингэний хувьд уртааш долгионы хурцадмал байдал, шахалттай холбоотой температурын өөрчлөлт нь дүрмээр бол богино хугацаанд хурдан тэнцүүлэх боломжгүй юм. Мэдээжийн хэрэг, энэ үзүүлэлтэд хэд хэдэн хүчин зүйл нөлөөлдөг. Нэг төрлийн хийн орчин эсвэл шингэн дэх дууны долгионы хурдыг дараах томъёогоор тодорхойлно.
Энд β нь адиабат шахалт, ρ нь орчны нягт юм.
Хэсэгчилсэн деривативын хувьд энэ хэмжигдэхүүнийг дараах томъёогоор тооцоолно.
c 2 = -υ 2 (δρ/δυ) S = -υ 2 Cp/Cυ (δρ/δυ) T,
Энд ρ, T, υ - орчны даралт, түүний температур ба хувийн эзэлхүүн; S - энтропи; Cp - изобарын дулааны багтаамж; Cυ - изохорик дулаан багтаамж. Хийн зөөвөрлөгчийн хувьд энэ томъёо дараах байдалтай байна.
c 2 = ζkT/m= ζRt/M = ζR(t + 273.15)/M = ά 2 T,
Энд ζ нь адиабатын утга: олон атомт хийн хувьд 4/3, нэг атомт хийн хувьд 5/3, хоёр атомт хий (агаар) - 7/5; R - хийн тогтмол (бүх нийтийн); T - үнэмлэхүй температур, Келвинээр хэмжигддэг; k нь Больцманы тогтмол; t - ° С-ийн температур; M - молийн масс; м - молекулын жин; ά 2 = ζR/ M.
Хатуу биет дэх дууны хурдыг тодорхойлох
Нэг төрлийн хатуу биед тархалтын чиглэлээс хамааран чичиргээний туйлшралаар ялгаатай хоёр төрлийн долгион байдаг: хөндлөн (S) ба уртааш (P). Эхний (C S) хурд нь хоёр дахь (C P) -ээс үргэлж бага байх болно:
C P 2 = (K + 4/3G)/ρ = E(1 - v)/(1 + v)(1-2v)ρ;
C S 2 = G/ρ = E/2(1 + v)ρ,
Энд K, E, G нь шахалт, Янг ба зүсэлтийн модулиуд; v - Пуассоны харьцаа. Хатуу бие дэх дууны хурдыг тооцоолохдоо адиабат уян модулийг ашигладаг.
Олон фазын медиа дахь дууны хурд
Олон фазын орчинд энерги шингээх чадваргүйгээс болж дууны хурд нь чичиргээний давтамжаас шууд хамаардаг. Хоёр фазын сүвэрхэг орчинд био-Николаевскийн тэгшитгэлийг ашиглан тооцоолно.
Дүгнэлт
Дууны долгионы хурдыг хэмжих нь хатуу бодисын уян хатан байдлын модуль, шингэн ба хийн шахагдах чадвар зэрэг бодисын янз бүрийн шинж чанарыг тодорхойлоход хэрэглэгддэг. Бохирдлыг илрүүлэх эмзэг арга бол дууны долгионы хурд дахь бага хэмжээний өөрчлөлтийг хэмжих явдал юм. Хатуу бодисын хувьд энэ үзүүлэлтийн хэлбэлзэл нь хагас дамжуулагчийн зурвасын бүтцийг судлах боломжийг олгодог. Дууны хурд нь маш чухал хэмжигдэхүүн бөгөөд хэмжилт нь олон төрлийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл, биетүүд болон шинжлэх ухааны судалгааны бусад объектуудын талаар ихийг мэдэх боломжийг олгодог. Үүнийг тодорхойлох чадваргүй бол шинжлэх ухааны олон нээлт хийх боломжгүй болно.
Дууны хурд- орчинд уян хатан долгионы тархалтын хурд: уртааш (хий, шингэн эсвэл хатуу биет) ба хөндлөн, зүсэлт (хатуу биетэд). Энэ нь орчны уян хатан чанар, нягтралаар тодорхойлогддог: дүрмээр бол хий дэх дууны хурд нь шингэнээс бага, шингэнд хатуу биетээс бага байдаг. Мөн хийд дууны хурд нь тухайн бодисын температураас, нэг талст дахь долгионы тархалтын чиглэлээс хамаарна. Ихэвчлэн долгионы давтамж ба түүний далайцаас хамаардаггүй; Дууны хурд нь давтамжаас хамаардаг тохиолдолд бид дууны тархалтын тухай ярьдаг.
Нэвтэрхий толь бичиг YouTube
-
1 / 5
Эртний зохиолчдод аль хэдийн дуу чимээ нь биеийн хэлбэлзлийн хөдөлгөөнөөс үүсдэг гэсэн заалт байдаг (Птолемей, Евклид). Дууны хурд нь хязгаарлагдмал утгатай гэж Аристотель тэмдэглэж, дууны мөн чанарыг зөвөөр төсөөлдөг. Дууны хурдыг туршилтаар тодорхойлох оролдлого нь 17-р зууны эхний хагасаас эхэлдэг. Ф.Бэкон "Шинэ Органон"-д гэрлийн анивчсан болон буун дууны хоорондох хугацааны интервалыг харьцуулан дууны хурдыг тодорхойлох боломжийг онцолсон байдаг. Энэ аргыг ашиглан янз бүрийн судлаачид (М. Мерсенне, П. Гассенди, В. Дерхам, Парисын ШУА-ийн хэсэг эрдэмтэд - Д. Кассини, Ж. Пикар, Гюйгенс, Рөмер) дууны хурдны утгыг тодорхойлсон. (туршилтын нөхцлөөс хамааран 350- 390 м/с). Онолын хувьд дууны хурдны тухай асуудлыг И.Ньютон “Зарчмууд”-даа анх авч үзсэн. Ньютон дууны тархалтыг изотерм гэж үздэг байсан тул дутуу үнэлэв. Дууны хурдны онолын зөв утгыг Лаплас олж авсан.
Шингэн ба хий дэх хурдыг тооцоолох
Нэг төрлийн шингэн (эсвэл хий) дэх дууны хурдыг дараах томъёогоор тооцоолно.
c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho))))Хэсэгчилсэн деривативуудад:
c = − v 2 (∂ p ∂ v) s = − v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\)) хэсэгчилсэн p)(\хэсэг v))\баруун)_(s)))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (C_(p))(C_(v)))\зүүн((\ frac (\хэсэг p)(\хэсэг v))\баруун)_(T))))Хаана β (\displaystyle \beta)- орчны адиабат шахалт; ρ (\displaystyle \rho)- нягтрал; C p (\displaystyle C_(p))- изобарын дулааны багтаамж; C v (\displaystyle C_(v))- изохорын дулаан багтаамж; p (\displaystyle p), v (\displaystyle v), T (\displaystyle T)- орчны даралт, тодорхой хэмжээ, температур; s (\displaystyle s)- орчны энтропи.
Уусмал болон бусад нарийн төвөгтэй физик, химийн системүүдийн хувьд (жишээлбэл, байгалийн хий, газрын тос) эдгээр илэрхийлэл нь маш том алдаа өгч болно.
Хатуу бодис
Интерфейс байгаа тохиолдолд уян хатан энергийг янз бүрийн төрлийн гадаргуугийн долгионоор дамжуулж болох бөгөөд тэдгээрийн хурд нь уртааш ба хөндлөн долгионы хурдаас ялгаатай байдаг. Эдгээр хэлбэлзлийн энерги нь биеийн долгионы энергиээс хэд дахин их байж болно.
