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 хөршүүдийнхээ харилцаа холбоог таны хүслийн эсрэг сонирхохгүй байх боломжийг олгодог.
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 хавтангуудыг байрлуулсан бөгөөд энэ нь орон сууцны гаднах дууг 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 “дуулах” сонсогддог. Эрт дээр үед зарим ард түмэн, жишээлбэл, морьтон хүмүүсийн ойртох арга замыг чихээ 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 нь өөрчлөгддөггүй бөгөөд үүний ачаар бид эмэгтэй хүний дуу хоолойг, 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 гадагшлуулдаг. Агаар нимгэн байх тусам хонх чимээгүй сонсогддог.
Дууны хурд- орчинд уян 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 хамаардаг. 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 буудах 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 дараахь 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))- изобар 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.
Дууны хурд гэх мэт ойлголтын талаар та нарын олонх нь сонссон байх. Та нарын ихэнх нь энэ юу болохыг ойлгосон гэж найдаж байна. Үгүй байсан ч бид үүнийг одоо олж мэдэх болно.
Хурд гэж юу вэ?
Юуны өмнө та үүнийг ойлгох хэрэгтэй хурдгэдэг нь бие нь цаг хугацааны нэгжид хэр хол явж болохыг харуулдаг физик хэмжигдэхүүн юм. Энэ тодорхойлолтоос харахад 70 км / цаг хурдтай хөдөлж буй машин нь 99% тохиолдолд цагийн зүүний дагуу нэг эргэлтээр (өөрөөр хэлбэл нэг цагт) 70 км замыг туулж чадна. Тохиолдлын 1% -д бид зам дээр эвдэрч болзошгүй эсвэл зам дуусах болно гэдгийг бид хөнгөлөх болно. Машин тодорхой байна. Машины оронд та бусад зүйлийг авч болно: хүн гүйж байна, чулуу нисч байна, жэрбоа үсэрч байна гэх мэт. Эдгээр бүх бие нь нүдэнд харагдах, бүр хүрч болох бодит биет юм. Гэхдээ дуу нь чулуу, онгоц биш, хурдаа хаанаас авдаг вэ?
Үзэл баримтлал нь хоёр үгээс бүрдэнэ. Бид эхнийх нь асуудлыг аль хэдийн шийдсэн. Одоо хоёр дахь руугаа явцгаая. Дуу гэж юу вэ?
Дуу бол бидний сонсож чадах зүйл, өөрөөр хэлбэл энэ нь физик үзэгдэл юм. Энэ үзэгдэл нь тархалтын үр дүнд үүсдэг дууны долгионхатуу, шингэн эсвэл хийн орчинд. Дууны долгион нь хүн бүр шууд эсвэл зурагтаар үзсэн энгийн далайн давалгаатай маш төстэй (тэдгээрийг адилхан гэж нэрлэдэг байсан нь утгагүй юм - долгион). Гэхдээ илүү нарийвчлалтайгаар та дуут долгионыг хайрга шидсний дараа гарч ирэх усан дээрх тойрог хэлбэрээр төсөөлж болно. Эцсийн эцэст дуу чимээ бүх чиглэлд жигд тархдаг! Нэг аяга ус руу хашгирвал галзуугийн газар аваачна. Усны гадаргуу дээр дугуй хэлбэртэй байна.
Тэр нь дууны долгион- энэ нь үндсэндээ дуу чимээ тархаж буй орчны атомуудын чичиргээ юм. Ийм учраас цонхнууд чанга хөгжимд чичирдэг.
Одоо бид хурд, дуу чимээ гэж юу болохыг мэддэг болсон тул эдгээр ойлголтуудыг хооронд нь холбоно!
Дууны хурд гэдэг нь дууны долгион нэгж хугацаанд хэр хол явахыг харуулдаг утга юм.
Дууны долгионыг хөдөлгөхийн тулд (агаар, ус, хатуу биет) чичиргээ хийх шаардлагатай гэдгийг бид аль хэдийн олж мэдсэн. Ийм учраас сансар огторгуйд дуу чимээ байдаггүй! Тэнд атом байхгүй тул (бараг нь байхгүй, цөөхөн, гэхдээ маш цөөхөн байдаг)!Мөн хамгийн сонирхолтой нь дуу авиа агаарт 340 м/с, усанд 1500 м/с, хатуу биетэд 3000-6000 м/с хурдтай тархдаг. Атомуудын хоорондох зай бага байх тусам дуу илүү хурдан тархдаг тул энэ нь гайхах зүйл биш юм.
Ажиглагч цагийг ашиглан флэш харагдахаас дуу чимээ гарах мөч хүртэлх хугацааг тэмдэглэв. Энэ зайг туулахад гэрэл зарцуулсан цагийг үл тоомсорлосон. Салхины нөлөөг аль болох арилгахын тулд хоёр талдаа их буу, ажиглагч байх бөгөөд их буу тус бүр ойролцоогоор зэрэг буудаж байв.
Хоёр цаг хугацааны хэмжилтийн дундаж утгыг авч, түүн дээр үндэслэсэн. Энэ нь ойролцоогоор 340 мс -1-тэй тэнцэж байна. Энэ хэмжилтийн аргын том сул тал бол буу үргэлж гарт байдаггүй явдал байв!
Олон шалгуулагч ижил төстэй аргыг тайлбарладаг. Нэг сурагч хөл бөмбөгийн талбайн нэг талд гарааны гар буу бариад нөгөө талд нь секунд хэмжигч барин зогсоно. Тэдний хоорондох зайг соронзон хальсны хэмжүүрээр сайтар хэмждэг. Оюутан торхноос утаа гарч байгааг хараад секунд хэмжигчийг асааж, дууг нь сонсоод зогсооно. Салхины нөлөөг нөхөхийн тулд тэд байраа солих үед мөн адил хийгддэг. Дараа нь дундаж хугацааг тодорхойлно.
Дуу 340 мс -1 хурдтай тархдаг тул секундомер хангалттай нарийвчлалтай биш байх магадлалтай. Центисекунд эсвэл миллисекундээр ажиллах нь дээр.
Эхо ашиглан дууны хурдыг хэмжих
Алга ташилт гэх мэт богино хурц дуу гарахад долгионы импульс нь хана зэрэг том сааданд тусч, ажиглагчид сонсогдоно. Энэ туссан импульсийг цуурай гэж нэрлэдэг. Хүн хананаас 50 м-ийн зайд зогсоод нэг алга ташилт хийдэг гэж төсөөлөөд үз дээ. Цуурай сонсогдоход дуу нь 100 м явсан. Энэ интервалыг секундомероор хэмжих нь тийм ч зөв биш байх болно. Гэсэн хэдий ч, хэрэв хоёр дахь хүн секундомер барьж, эхний хүн алга таших юм бол олон тооны цуурай дууны цагийг боломжийн нарийвчлалтайгаар олж авах боломжтой.
Алга ташиж буй хүн хананы урд байх зай 50 м, эхний болон зуун, эхний алгадах хоорондох хугацаа 30 секунд байна гэж бодъё.
дууны хурд= явсан зай / нэг алга ташилтын хугацаа = 100м: 30 / 100 с = 333 мс -1
Осциллограф ашиглан дууны хурдыг хэмжих
Дууны хурдыг шууд хэмжих илүү боловсронгуй арга бол осциллограф ашиглах явдал юм. Чанга яригч нь тогтмол давтамжтайгаар импульс ялгаруулдаг бөгөөд тэдгээрийг катодын осциллографаар тэмдэглэдэг (зураг харна уу). Микрофоноор импульсийг хүлээн авах үед осциллографаар мөн тэмдэглэнэ. Осциллографын цаг хугацааны шинж чанарууд мэдэгдэж байгаа бол хоёр импульсийн хоорондох хугацааны интервалыг олж болно.Чанга яригч ба микрофоны хоорондох зайг хэмждэг. Дууны хурдыг томъёог ашиглан олж болнохурд = зай / цаг.
Төрөл бүрийн хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн дууны хурд
Дууны хурд нь хатуу биетэд шингэнээс өндөр, шингэнд хийтэй харьцуулахад өндөр байдаг. Женев нуурт хийсэн өнгөрсөн туршилтууд нь усан дахь дууны хурд агаараас хамаагүй өндөр болохыг харуулсан. Цэвэр усанд дууны хурд 1410 мс -1, далайн усанд 1540 мс -1 байна. Төмрийн хувьд дууны хурд ойролцоогоор 5000 мс -1 байна.
Дуут дохиог илгээж, туссан дохио (цуурай) ирэхээс өмнөх хугацааны интервалыг тэмдэглэснээр далайн гүн, загасны сургуулийн байршлыг тодорхойлох боломжтой. Дайны үед мина илрүүлэхийн тулд өндөр давтамжийн дуут дохио ашигладаг байсан. Нислэгт сарьсан багваахай саад тотгорыг илрүүлэхийн тулд цуурайны тусгай хэлбэрийг ашигладаг. Сарьсан багваахай нь өндөр давтамжийн дуу чимээ гаргадаг бөгөөд энэ нь замд таарсан объектоос үсрэх болно. Хулгана цуурайг сонсож, объектын байршлыг олж, түүнээс зайлсхийдэг.
Агаар дахь дууны хурд нь агаар мандлын нөхцлөөс хамаарна. Дууны хурд нь даралтын квадрат язгуурыг нягтралд хуваасантай пропорциональ байна. Даралтын өөрчлөлт нь агаар дахь дууны хурдад нөлөөлдөггүй. Учир нь даралтын өсөлт нь нягтралыг зохих хэмжээгээр нэмэгдүүлж, даралт ба нягтын харьцаа тогтмол хэвээр байна.
Агаар дахь дууны хурд (ямар ч хий шиг) температурын өөрчлөлтөд нөлөөлдөг. Хийн тухай хуулиуд нь даралт ба нягтын харьцаа нь . Тиймээс дууны хурд нь √T-тэй пропорциональ байна. Тэнд температур бага байдаг тул өндөрт дууны саадыг эвдэх нь илүү хялбар байдаг.
Дууны хурд нь чийгшлийн өөрчлөлтөд нөлөөлдөг. Усны уурын нягт нь ижил даралттай хуурай агаарын нягтаас бага байна. Шөнийн цагаар чийгшил нэмэгдэхэд дуу чимээ илүү хурдан тархдаг. Чимээгүй, манантай шөнө илүү тод сонсогддог.
Энэ нь зарим талаараа чийгшил ихэссэнтэй холбоотой бөгөөд зарим талаараа эдгээр нөхцөлд ихэвчлэн температурын өөрчлөлт байдаг бөгөөд энэ нь дуу чимээ нь сарнихгүй байхаар хугардаг.
Дууг дамжуулахын тулд уян харимхай орчин шаардлагатай. Вакуум орчинд дууны долгион тархаж чадахгүй, учир нь чичиргээ хийх зүйл байхгүй. Үүнийг энгийн туршлагаар баталгаажуулж болно. Хэрэв та шилэн хонхны доор цахилгаан хонх байрлуулбал хонхны доороос агаарыг шахах тусам хонхны дуу бүрэн зогсох хүртэл суларч, сулрах болно.
Аадар борооны үеэр бид аянга цахихыг харж, хэсэг хугацааны дараа аянгын чимээг сонсдог гэдгийг мэддэг. Агаар дахь дууны хурд нь аянга цахилгаанаас ирж буй гэрлийн хурдаас хамаагүй бага байдаг тул ийм саатал үүсдэг.
Агаар дахь дууны хурдыг анх 1636 онд Францын эрдэмтэн М.Мерсенн хэмжиж байжээ. 20 ° С-ийн температурт энэ нь 343 м / с, өөрөөр хэлбэл 1235 км / цаг байна. Калашниковын автомат буунаас буудсан сумны хурд 800 м-ийн зайд буурч байгааг анхаарна уу. Сумны анхны хурд нь 825 м/с бөгөөд энэ нь агаар дахь дууны хурдаас хамаагүй давсан байна. Тиймээс буун дуу, сумны исгэрэх чимээг сонссон хүн санаа зовох хэрэггүй: энэ сум түүнийг аль хэдийн өнгөрчээ. Сум сумны дуунаас давж, дуу гарахаас өмнө хохирогчдоо хүрдэг.
Хийн дэх дууны хурд нь орчны температураас хамаардаг: агаарын температур нэмэгдэх тусам энэ нь нэмэгдэж, буурах тусам буурдаг. 0 хэмд агаар дахь дууны хурд 332 м/с байна.
Дуу янз бүрийн хий дотор янз бүрийн хурдтайгаар тархдаг. Хийн молекулын масс их байх тусам түүний доторх дууны хурд бага байх болно. Тиймээс 0 ° С-ийн температурт устөрөгч дэх дууны хурд 1284 м / с, гелий дэх - 965 м / с, хүчилтөрөгч - 316 м / с байна.
Шингэн дэх дууны хурд нь ихэвчлэн хий дэх дууны хурдаас их байдаг. Усан дахь дууны хурдыг анх 1826 онд Ж.Колладон, Ж.Штурм нар хэмжиж байжээ. Тэд Швейцарийн Женев нуурт туршилтаа хийжээ. Нэг завин дээр тэд дарь шатааж, тэр үед ус руу буулгасан хонх цохив. Усанд буулгасан энэ хонхны чимээ нь эхнийхээс 14 км-ийн зайд байрладаг өөр завин дээр баригдав. Гэрлийн дохионы анивчих ба дуут дохио ирэх хоорондох хугацааны интервал дээр үндэслэн усан дахь дууны хурдыг тодорхойлсон. 8 градусын температурт энэ нь 1440 м/с-тэй тэнцэж байв.
Хатуу биет дэх дууны хурд нь шингэн ба хийтэй харьцуулахад илүү их байдаг. Хэрэв та чихээ төмөр замд наасан бол төмөр замын нөгөө үзүүрийг цохисны дараа хоёр чимээ сонсогддог. Тэдний нэг нь төмөр замаар, нөгөө нь агаараар чихэнд хүрдэг.
Дэлхий дуу дамжуулах чадвар сайтай. Тиймээс эрт дээр үед бүслэлтийн үеэр цайзын хананд "сонсогчид" байрлуулсан бөгөөд тэдгээр нь дэлхийн дамжуулсан дуу чимээгээр дайсан хэрмийг ухаж байгаа эсэхийг тодорхойлж чаддаг байв. Чихээ газарт наан дайсны морин цэрэг ойртож буйг бас ажиглав.
Хатуу бодис дуу чимээг сайн дамжуулдаг. Үүний ачаар сонсголгүй болсон хүмүүс заримдаа агаар, гадна чихээр биш шал, ясаар сонсголын мэдрэлд хүрдэг хөгжимд бүжиглэдэг.
Чичиргээний долгионы урт, давтамж (эсвэл үе) -ийг мэдэх замаар дууны хурдыг тодорхойлж болно.
