Günümüzde pek çok yeni yerleşimci, bir daire döşerken, evlerinin ses yalıtımı da dahil olmak üzere ek işler yapmak zorunda kalıyor çünkü... Kullanılan standart malzemeler, kendi evinizde olup bitenleri yalnızca kısmen gizlemenize ve komşularınızın isteğiniz dışında iletişimiyle ilgilenmemenize olanak tanır.
Katılarda en azından dalgaya karşı koyan maddenin yoğunluğundan ve elastikiyetinden etkilenir. Bu nedenle, binaları donatırken, taşıyıcı duvara bitişik katman, üstte ve altta "örtüşmeler" ile ses geçirmez hale getirilir. Desibelleri bazen 10 kattan fazla azaltmanıza olanak tanır. Daha sonra bazalt paspaslar döşenir ve üstüne sesi daireden dışarıya yansıtan alçıpan levhalar yerleştirilir. Bir ses dalgası böyle bir yapıya "yukarı uçtuğunda" gözenekli ve yumuşak olan yalıtkan katmanlarda zayıflar. Ses güçlüyse sesi emen malzemeler ısınabilir.
Su, tahta ve metaller gibi elastik maddeler iyi iletim sağlar, bu nedenle müzik enstrümanlarının güzel "şarkısını" duyarız. Geçmişte de bazı halklar, örneğin atlıların yaklaşmasını, kulaklarını oldukça esnek olan yere dayayarak belirliyorlardı.
Sesin km cinsinden hızı, yayıldığı ortamın özelliklerine bağlıdır. Özellikle proses, basıncından, kimyasal bileşiminden, sıcaklığından, elastikiyetinden, yoğunluğundan ve diğer parametrelerden etkilenebilir. Örneğin, bir ses dalgası çelik bir levhada saniyede 5100 metre, camda yaklaşık 5000 m/s, ahşap ve granitte yaklaşık 4000 m/s hızla hareket eder. Hızı saatte kilometreye çevirmek için rakamları 3600 (saatte saniye) ile çarpmanız ve 1000'e (kilometre başına metre) bölmeniz gerekir.
Su ortamında sesin kilometre cinsinden hızı, farklı tuzluluğa sahip maddeler için farklıdır. 10 santigrat derece sıcaklıktaki tatlı su için bu değer yaklaşık 1450 m/s'dir ve 20 santigrat derece sıcaklıkta ve aynı basınçta zaten yaklaşık 1490 m/s'dir.
Tuzlu bir ortam, açıkça daha yüksek ses titreşim hızıyla karakterize edilir.
Sesin havadaki yayılımı sıcaklığa da bağlıdır. Bu parametrenin 20 değeri ile ses dalgaları yaklaşık 340 m/s yani yaklaşık 1200 km/saat hızla hareket etmektedir. Sıfır derecede ise hız 332 m/s'ye düşüyor. Apartman izolatörlerimize dönersek, mantar gibi dış gürültüyü azaltmak için sıklıkla kullanılan bir malzemede ses hızının km cinsinden yalnızca 1800 km/saat (saniyede 500 metre) olduğunu öğrenebiliriz. Bu, çelik parçalardaki bu özellikten on kat daha düşüktür.
Ses dalgası, yayıldığı ortamın uzunlamasına titreşimidir. Örneğin bir müzik parçasının melodisi bir engelden geçtiğinde ses seviyesi azalır çünkü Aynı zamanda frekans aynı kalıyor, bu sayede kadın sesini kadın sesi, erkek sesini de erkek sesi gibi duyuyoruz. En ilginç yeri km cinsinden ses hızının sıfıra yakın olduğu yerdir. Bu, bu tür dalgaların neredeyse yayılmadığı bir boşluktur. Bunun nasıl çalıştığını göstermek için fizikçiler, havanın dışarı pompalandığı bir kaputun altına çalan bir alarm saati yerleştiriyorlar. Hava ne kadar ince olursa zil o kadar sessiz duyulur.
Ses hızı- elastik dalgaların bir ortamda yayılma hızı: hem boyuna (gazlarda, sıvılarda veya katılarda) hem de enine, kayma (katılarda). Ortamın esnekliği ve yoğunluğu ile belirlenir: kural olarak, gazlardaki sesin hızı sıvılardan daha azdır ve sıvılarda katılardan daha azdır. Ayrıca gazlarda sesin hızı, belirli bir maddenin sıcaklığına, tek kristallerde - dalga yayılma yönüne bağlıdır. Genellikle dalganın frekansına ve genliğine bağlı değildir; ses hızının frekansa bağlı olduğu durumlarda sesin yayılmasından söz ederiz.
Ansiklopedik YouTube
-
1 / 5
Zaten eski yazarlarda sesin vücudun salınım hareketinden kaynaklandığına dair bir gösterge var (Ptolemy, Euclid). Aristoteles ses hızının sonlu bir değere sahip olduğunu belirtiyor ve sesin doğasını doğru bir şekilde tasavvur ediyor. Sesin hızını deneysel olarak belirlemeye yönelik girişimler 17. yüzyılın ilk yarısına kadar uzanıyor. Yeni Organon'daki F. Bacon, bir ışık parlaması ile bir atış sesi arasındaki zaman aralıklarını karşılaştırarak sesin hızını belirleme olasılığına dikkat çekti. Bu yöntemi kullanarak çeşitli araştırmacılar (M. Mersenne, P. Gassendi, W. Derham, Paris Bilimler Akademisi'nden bir grup bilim adamı - D. Cassini, J. Picard, Huygens, Roemer) ses hızının değerini belirlediler. (deney koşullarına bağlı olarak 350-390 m/s). Teorik olarak sesin hızı sorunu ilk olarak I. Newton tarafından “İlkeler” adlı eserinde ele alınmıştır. Newton aslında ses yayılımının izotermal olduğunu varsaydı ve bu nedenle olduğundan düşük bir tahmin aldı. Ses hızının doğru teorik değeri Laplace tarafından elde edildi.
Sıvı ve gazda hızın hesaplanması
Homojen bir sıvı (veya gaz) içindeki sesin hızı aşağıdaki formülle hesaplanır:
c = 1 β ρ (\displaystyle c=(\sqrt (\frac (1)(\beta \rho ))))Kısmi türevlerde:
c = − v 2 (∂ p ∂ v) s = − v 2 C p C v (∂ p ∂ v) T (\displaystyle c=(\sqrt (-v^(2)\left((\frac (\) kısmi p)(\ kısmi v))\sağ)_(s))))=(\sqrt (-v^(2)(\frac (C_(p))(C_(v)))\left((\ frac (\kısmi p)(\kısmi v))\sağ)_(T))))Nerede β (\displaystyle \beta)- ortamın adyabatik sıkıştırılabilirliği; ρ (\displaystyle \rho)- yoğunluk; C p (\displaystyle C_(p))- izobarik ısı kapasitesi; C v (\displaystyle C_(v))- izokorik ısı kapasitesi; p (\displaystyle p), v (\displaystyle v), T (\displaystyle T)- ortamın basıncı, özgül hacmi ve sıcaklığı; s (\displaystyle s)- ortamın entropisi.
Çözeltiler ve diğer karmaşık fiziksel ve kimyasal sistemler için (örneğin doğalgaz, petrol) bu ifadeler çok büyük hata verebilir.
Katılar
Arayüzlerin varlığında elastik enerji, hızı boyuna ve enine dalgaların hızından farklı olan çeşitli tipteki yüzey dalgaları yoluyla aktarılabilir. Bu salınımların enerjisi vücut dalgalarının enerjisinden kat kat daha fazla olabilir.
Muhtemelen çoğunuz ses hızı diye bir kavramı duymuşsunuzdur. Umarım çoğunuz bunun ne olduğunu anlarsınız. Öyle olmasa bile şimdi çözeceğiz.
Hız nedir?
Öncelikle şunu anlamalısın hız Bir cismin birim zamanda ne kadar yol kat edebileceğini gösteren fiziksel bir niceliktir. Bu tanımdan, 70 km/saat hızla hareket eden bir arabanın, vakaların %99'unda, saat yönünde bir turda (yani bir saatte) 70 kilometre yol alabileceği sonucu çıkar. Vakaların %1'inde yolda bozulabileceği veya yolun biteceği gerçeğini göz ardı edeceğiz. Araba temiz. Araba yerine başka nesneler de alabilirsiniz: bir kişi koşuyor, bir taş uçuyor, bir Arap tavşanı atlıyor vb. Tüm bu bedenler görülebilen ve hatta dokunulabilen gerçek nesnelerdir. Ama ses bir taş ya da uçak değil, hızını nereden alıyor?
Kavram iki kelimeden oluşuyor. İlkini zaten hallettik. Şimdi ikinciye geçelim. Ses nedir?
Ses duyabildiğimiz bir şeydir, yani fiziksel bir olaydır. Bu fenomen yayılmanın bir sonucu olarak ortaya çıkar. ses dalgası katı, sıvı veya gaz halindeki ortamlarda. Ses dalgası, herkesin canlı olarak veya televizyonda gördüğü sıradan bir deniz dalgasına çok benzer (bunlara aynı şekilde adlandırılması boşuna değil - dalga). Ancak daha doğrusu ses dalgasını, çakıl taşı attıktan sonra suyun üzerinde beliren daireler olarak düşünebilirsiniz. Sonuçta ses her yöne eşit şekilde yayılır! Bir bardak suya bağırırsan seni tımarhaneye götürürler. Sesini görebileceksin!!! Su yüzeyinde daireler şeklinde.
Yani ses dalgası- bu aslında sesin yayıldığı ortamın atomlarının titreşimidir. Bu yüzden yüksek sesli müzikten pencereler titriyor.
Artık hızın ve sesin ne olduğunu biliyoruz, o halde gelin bu kavramları birbirine bağlayalım!
Ses hızı, ses dalgasının birim zamanda ne kadar uzağa gidebileceğini gösteren bir değerdir.
Daha önce de anladığımız gibi, bir ses dalgasının hareket edebilmesi için (hava, su, katı bir cisim) titreşmesi gerekir. Bu yüzden uzayda ses yoktur! Orada atom olmadığından (pratikte yok, birkaç tane var, ama çok az)! En ilginci ise sesin havada 340 m/s, suda 1500 m/s, katılarda ise 3000-6000 m/s hızla yayılmasıdır. Bu şaşırtıcı değil çünkü atomlar arasındaki mesafe ne kadar küçük olursa ses o kadar hızlı yayılır.
Gözlemci, flaşın ortaya çıkışı ile sesin duyulduğu an arasında geçen süreyi not etmek için bir saat kullandı. Işığın bu mesafeyi kat etmesi için geçen süre ihmal edildi. Rüzgârın etkisini olabildiğince ortadan kaldırmak için her iki tarafta birer top ve birer gözlemci bulunuyordu ve her top yaklaşık olarak aynı anda ateşleniyordu.
İki zaman ölçümünün ortalama değeri alındı ve buna dayanıldı. Yaklaşık olarak 340 ms -1'e eşit olduğu ortaya çıktı. Bu ölçüm yönteminin en büyük dezavantajı silahın her zaman elinizin altında olmamasıydı!
Sınava giren birçok kişi benzer bir yöntemi tanımlamaktadır. Bir öğrenci futbol sahasının bir tarafında başlangıç tabancasıyla, diğeri ise diğer tarafında kronometreyle duruyor. Aralarındaki mesafe bir mezura ile dikkatlice ölçülür. Öğrenci namludan duman çıktığını görünce kronometreyi çalıştırıyor, sesi duyduğunda ise durduruyor. Rüzgarın etkilerini telafi etmek için yer değiştirdikleri zaman da aynı şey yapılır. Daha sonra ortalama süre belirlenir.
Ses 340 ms -1 hızla ilerlediği için kronometre muhtemelen yeterince doğru sonuç vermeyecektir. Santisaniye veya milisaniye cinsinden işlem yapılması tercih edilir.
Eko kullanarak ses hızını ölçme
Alkış gibi kısa ve keskin bir ses üretildiğinde, dalga darbesi duvar gibi büyük bir engel tarafından yansıtılabilir ve bir gözlemci tarafından duyulabilir. Bu yansıyan darbeye yankı denir. Bir kişinin duvardan 50 m uzakta durduğunu ve el çırptığını düşünelim. Yankı duyulduğunda ses 100 m yol kat etmiştir. Bu aralığın kronometre ile ölçülmesi çok doğru olmayacaktır. Bununla birlikte, eğer ikinci bir kişi kronometreyi tutarsa ve birinci kişi alkışlarsa, o zaman çok sayıda yankı sesinin süresi makul bir doğrulukla elde edilebilir.
Alkışlayan kişinin duvarın önünde olduğu mesafenin 50 m olduğunu ve ilk alkış ile yüz birinci alkış arasındaki zaman aralığının 30 saniye olduğunu varsayalım, o zaman:
ses hızı= katedilen mesafe / bir el çırpma süresi = 100m: 30 / 100 s = 333 ms -1
Osiloskop kullanarak ses hızının ölçülmesi
Sesin hızını doğrudan ölçmenin daha karmaşık bir yolu osiloskop kullanmaktır. Hoparlör düzenli aralıklarla darbeler yayar ve bunlar bir katot ışınlı osiloskop tarafından kaydedilir (şekle bakın). Mikrofon tarafından bir darbe alındığında, osiloskop tarafından da kaydedilecektir. Osiloskobun zamanlama karakteristikleri biliniyorsa iki darbe arasındaki zaman aralığı bulunabilir.Hoparlör ile mikrofon arasındaki mesafe ölçülür. Sesin hızı aşağıdaki formül kullanılarak bulunabilir hız = yol/zaman.
Çeşitli ortamlarda ses hızı
Sesin hızı katılarda sıvılara göre, sıvılarda ise gazlara göre daha yüksektir. Cenevre Gölü üzerinde yapılan geçmiş deneyler, sesin sudaki hızının havadakinden önemli ölçüde daha yüksek olduğunu göstermiştir. Tatlı suda ses hızı 1410 ms -1, deniz suyunda - 1540 ms -1'dir. Demirde ses hızı yaklaşık 5000 ms -1'dir.
Ses sinyalleri göndererek ve yansıyan sinyalin (yankı) gelmesinden önceki zaman aralığını not ederek denizin derinliğini ve balık sürülerinin konumunu belirlemek mümkündür. Savaş sırasında mayınları tespit etmek için yüksek frekanslı sirenler kullanıldı. Uçan yarasalar engelleri tespit etmek için özel bir yankı biçimi kullanır. Yarasa, yolundaki bir nesneden seken yüksek frekanslı bir ses yayar. Fare yankıyı duyar, nesnenin yerini tespit eder ve ondan kaçınır.
Sesin havadaki hızı atmosferik koşullara bağlıdır. Sesin hızı, basıncın karekökünün yoğunluğa bölünmesiyle orantılıdır. Basınçtaki değişiklikler havadaki ses hızını etkilemez. Bunun nedeni, basınçtaki bir artışın yoğunlukta da buna karşılık gelen bir artışı gerektirmesi ve basıncın yoğunluğa oranının sabit kalmasıdır.
Sesin havadaki hızı (herhangi bir gazda olduğu gibi) sıcaklık değişimlerinden etkilenir. Gazlara ilişkin yasalar, basıncın yoğunluğa oranının ile orantılı olduğunu gösterir. Dolayısıyla sesin hızı √T ile orantılıdır. Yüksek irtifalarda sıcaklık daha düşük olduğundan ses bariyerini aşmak daha kolaydır.
Sesin hızı nemdeki değişikliklerden etkilenir. Aynı basınçta su buharının yoğunluğu kuru havanın yoğunluğundan azdır. Geceleri nem arttığında ses daha hızlı yayılır. Sessiz ve sisli bir gecede sesler daha net duyulur.
Bunun nedeni kısmen artan nemden, kısmen de bu koşullarda genellikle seslerin dağılmayacak şekilde kırıldığı bir sıcaklık değişiminin olmasından kaynaklanmaktadır.
Sesin yayılabilmesi için elastik bir ortama ihtiyaç vardır. Boşlukta titreşecek hiçbir şey olmadığından ses dalgaları yayılamaz. Bu basit bir deneyimle doğrulanabilir. Cam bir zilin altına elektrikli bir zil yerleştirirseniz, zilin altından hava dışarı pompalandıkça, zilden gelen ses tamamen duruncaya kadar giderek zayıflayacak ve zayıflayacaktır.
Fırtına sırasında bir şimşek çakması gördüğümüz ve ancak bir süre sonra gök gürültüsünü duyduğumuz bilinmektedir. Bu gecikme, sesin havadaki hızının, yıldırımdan gelen ışığın hızından çok daha az olması nedeniyle oluşur.
Sesin havadaki hızı ilk kez 1636 yılında Fransız bilim adamı M. Mersenne tarafından ölçülmüştür. 20 °C sıcaklıkta 343 m/s'ye, yani 1235 km/saat'e eşittir. Kalaşnikof saldırı tüfeğinden atılan merminin hızının 800 m mesafede bu değere düştüğünü unutmayın. Merminin başlangıç hızı 825 m/s'dir, bu da sesin havadaki hızını önemli ölçüde aşar. Dolayısıyla silah sesini veya kurşunun ıslığını duyan kişinin endişelenmesine gerek yok; bu kurşun onu çoktan geçmiştir. Mermi atış sesini aşar ve ses gelmeden kurbanına ulaşır.
Gazlardaki sesin hızı ortamın sıcaklığına bağlıdır: hava sıcaklığının artmasıyla artar, azalmasıyla azalır. 0 °C sıcaklıkta sesin havadaki hızı 332 m/s'dir.
Ses farklı gazlarda farklı hızlarda yayılır. Gaz moleküllerinin kütlesi ne kadar büyük olursa, içindeki sesin hızı o kadar düşük olur. Yani 0 °C sıcaklıkta sesin hızı hidrojende 1284 m/s, helyumda 965 m/s ve oksijende 316 m/s'dir.
Sıvılardaki sesin hızı genellikle gazlardaki ses hızından daha yüksektir. Sesin sudaki hızı ilk kez 1826 yılında J. Colladon ve J. Sturm tarafından ölçülmüştür. Deneylerini İsviçre'deki Cenevre Gölü'nde gerçekleştirdiler. Bir teknede barutu ateşe verdiler ve aynı zamanda suya indirilen zile vurdular. Suya indirilen bu zilin sesi, ilkinden 14 km uzakta bulunan başka bir teknede duyuldu. Işık sinyalinin yanıp sönmesi ile ses sinyalinin gelişi arasındaki zaman aralığı esas alınarak sesin sudaki hızı belirlendi. 8°C sıcaklıkta 1440 m/s'ye eşit olduğu ortaya çıktı.
Katılarda sesin hızı sıvı ve gazlara göre daha fazladır. Kulağınızı raya dayadığınızda rayın diğer ucuna çarptıktan sonra iki ses duyulur. Bunlardan biri kulağa demiryoluyla, diğeri ise havayoluyla ulaşıyor.
Dünyanın iyi bir ses iletkenliği vardır. Bu nedenle eski günlerde kale duvarlarına kuşatma sırasında topraktan iletilen sese göre düşmanın duvarları kazıp kazmadığını anlayabilen “dinleyiciler” yerleştirilirdi. Kulaklarını yere dayayarak düşman süvarilerinin yaklaşmasını da izliyorlardı.
Katılar sesi iyi iletir. Bu sayede işitme duyusunu kaybeden kişiler bazen hava ve dış kulak yoluyla değil, yer ve kemikler yoluyla işitme sinirlerine ulaşan müzikle dans edebilmektedirler.
Sesin hızı, titreşimin dalga boyu ve frekansı (veya periyodu) bilinerek belirlenebilir.
