Каква е скоростта на звука и как са я открили?



Какъв Филм Да Се Види?
 
Каква е скоростта на звука и как са я открили?

В продължение на много години философите са питали: „Ако едно дърво падне в гората и няма кой да го чуе, издава ли звук?“ Учените отговориха на този въпрос и продължиха да разберат колко бързо се движи този звук. Изчисляването на тази скорост не беше толкова просто, колкото изглеждаше. За разлика от скоростта на светлината, скоростта на звука не е постоянна и различни променливи променят скоростта на движение. Учените упорстваха и сега разбират как работи звукът, независимо дали е гласът на сопрано или дърво, което се разбива на земята.



Какво е звук?

в бъдещето / Getty Images

Звукът е енергия, създадена от вибрации. Когато обектите вибрират, те карат частиците около тях да вибрират, което от своя страна кара повече частици да вибрират. Това е звукова вълна. Например, ако едно дърво падне на земята, вибрациите, причинени от неговото кацане, създават звукова вълна. Звуковите вълни продължават, докато енергията им свърши и ако има уши в обхвата на вълната, тя наистина може да бъде чута.



играта награждава трейлъри

Каква е скоростта на звука?

графика

Когато говорят за скоростта на звука, повечето хора имат предвид скоростта на звуковите вълни, които преминават във въздуха. При температура от 68 градуса по Фаренхайт, в суха среда, скоростта на звука е около 767 мили в час. Скоростта се променя при различни температури и също варира в зависимост от газовете, присъстващи във въздуха.





Законът за струните

Статуя на Питагор (Питагор) в Рим, Италия

През 6 век пр.н.е., философ, математик и лирист Питагор прекарва време в изследване на начина, по който работи звукът. Легендата разказва, че работата му върху звука е вдъхновена от това как чукове с различни размери създават различни тонове в ковачница. По-вероятно е експериментирането с дължината на струните на лирата му да е вдъхновило откритието му, че честотата е обратно пропорционална на дължината на струната. Известен е като първия закон на струните и е една от първите записани произведения за звукови вълни.



Сър Исак Нютон

Тони Багет / Getty Images

Сър Исак Нютон е първият, който публикува скорост за звук. Застанал в колонада в Тринити Колидж, Нютон плесна с ръце и измерва колко време е необходимо, за да отекне звукът обратно до ушите му. Без модерна измервателна апаратура той разчиташе на махало за измерване на времето. Неговата цифра, публикувана в Principia Mathematica, се понижи с около 15 процента. Разработената от Нютон формула е подобрена от Пиер-Симон Лаплас и е известна като уравнението на Нютон-Лаплас.



Измерване на скоростта на звука с изстрели

Пътен знак за ляв завой

В началото на 1700 г. преподобният Уилям Дърам провежда експерименти за измерване на скоростта на звука. Докато той стоеше в кула с телескоп, асистентите стреляха с оръжия по редица местни забележителности. Дърам наблюдава проблясъка на изстрела и използва махало, за да измери колко време му е необходимо, за да чуе звука. Тъй като той знаеше съответните разстояния, скоростта на звука може да бъде изчислена и се счита за най-ранната разумно точна оценка.



Измерване на скоростта на звука с тръбата на Кунд

pixalot / Getty Images

Аугуст Кунд изобретява тръбата на Кунд през 1866 г. Апаратът се състои от прозрачна тръба, която съдържа малко количество фин прах. Когато в единия край на тръбата се създаде звук, прахът се движи от звуковите вълни. Той се утаява на равни интервали в тръбата, в зависимост от дължината на вълната. Измерването на разстоянието между купчините прах позволява да се изчисли скоростта на звука. Напълването на тръбата на Kundt с различни газове позволява скоростта на звука да бъде измерена в различни среди.



Измерване на скоростта на звука с микрофони

Микрофони със стойка, близък план

Най-простият начин за измерване на скоростта на звука днес е използването на два микрофона. Основната концепция е същата като пушките на Durham, но хронометърът и устройствата за бърз запис позволяват по-късо разстояние между източника на звук и измервателното устройство. Звукът може да бъде и по-мек от взрив с пушка.



Ефекти от надморската височина

lzf / Getty Images

Температурата има най-голямо влияние върху скоростта на звука. Във всеки идеален газ, с постоянен състав, скоростта на звука зависи единствено от температурата. Звукът се забавя при понижаване на температурите, което означава, че звуковите вълни се движат по-бавно на по-голяма надморска височина. Ето защо общата скорост на звука се измерва на морското равнище и се основава на конкретна температура.

2 22 духовен смисъл

Звук в различни вещества

THEPALMER / Getty Images

Тъй като звукът се създава от вибрацията на частиците, той изисква среда, за да се движи. Това означава, че няма звук във вакуум, но също така означава, че звукът може да се движи през вещества, различни от въздуха. Всъщност звукът се движи най-бавно през газове. Той се движи повече от четири пъти по-бързо във вода и 15 пъти по-бързо през желязо.

Пречупване на звуковата бариера

vtwinpixel / Getty Images

Въпреки че ранните авиационни инженери са вярвали, че скоростта на звука е бариера, която би била невъзможна за преодоляване, създадени от човека обекти за първи път я счупиха преди векове. Пукането, което се чува от бича, е звуков удар и дори ранните куршуми пътуваха по-бързо от скоростта на звука. Чък Йегер стана първият човек, който лети по-бързо от звука при равен полет през 1947 г. През 2012 г. Феликс Баумгартнер стана първият човек, който пътува по-бързо от звука без превозно средство, когато скочи с парашут от 120 000 фута.