Ocena brak

Wyznaczenie prędkości dźwięku w powietrzu

Autor /Atornedeere Dodano /19.03.2006

W fizyce fale to zaburzenia ośrodka, pola rozchodzące się w czasie i przestrzeni, przenoszące energie bez przenoszenia materii. Opis matematyczny fal to najogólniej mówiąc rozwiązanie równania falowego. Prędkość dźwięku w określonym ośrodku jest prędkością rozchodzenia się w nim zaburzenia mechanicznego. Prędkość dźwięku w powietrzu (a także ogólnie - w gazach) wyraźnie zależy od temperatury (ściślej od pierwiastka kwadratowego z temperatury wyrażonej w kelwinach). Im większa jest temperatura powietrza, tym szybciej poruszają się jego cząsteczki i tym większa jest prędkość dźwięku. W typowych warunkach, jakie spotykamy na co dzień w atmosferze ziemskiej, zmiana temperatury powietrza o 10 stopni Celsjusza spowoduje zmianę prędkości dźwięku o ok. 5 m/s. Prędkość
W powietrzu w temperaturze 15°C przy normalnym ciśnieniu prędkość rozchodzenia się dźwięku jest równa 340,3 m/s ≈ 1225 km/h. Jak już było wspomniane najważniejszym czynnikiem wpływającym na prędkość dźwięku jest temperatura, w niewielkim stopniu ma wpływ wilgotność powietrza; nie zauważa się, zgodnie z przewidywaniami modelu gazu idealnego, wpływu ciśnienia.
Doświadczalna formuła określająca zależność prędkości dźwięku w suchym (wilgotność równa zero) powietrzu dana jest przybliżonym wzorem:
V= [ 331,5 + (0,6 *@)]
gdzie:
V - prędkość dźwięku,
@ - temperatura w stopniach Celsjusza (°C).
Wzór ten jest przybliżeniem wzoru wynikającego z równania gazu doskonałego:
V= 331,5 * pierwiastek (1+ @/273,15)

Aby wyznaczyć prędkość dźwięku można zastosować jedną z kilkoma metodami m.in:
Metoda Quinckego- wyznaczanie prędkości dźwięku przy pomocy naczyń Quinckego.

Metoda Kundta - wyznaczanie prędkości dźwięku przy pomocy rury Kundta

Metoda z użyciem rury rezonansowej.

Pomiar prędkości dźwięku w powietrzu na podstawie efektu Dopplera.

Dla porównania podaje prędkość rozchodzenia się dźwięku w innych ośrodkach:
1. Rtęć - 1500 m/s
2. woda - 1500 m/s
3. lód - 3300 m/s
4. beton - 3800 m/s
5. stal - 5100 m/s - 6000 m/s
6. szkło - 6000 m/s


Podczas rozprzestrzenia się fali (tekże dźwiękowej) w ośrodkach prędkość fazowa fali może być różna dla różnych częstotliwości, mówi się wówczas, że dla tych fal zachodzi dyspersja. Dyspersję fal oraz zjawiska z niej wynikające obserwuje się w ośrodku, którego właściwości zależą od częstotliwości (długości fali)
Dyspersja jest zjawiskiem powszechnym, ulegają jej prawie wszystkie rodzaje fal w bardzo wielu ośrodkach.


Podobne prace

Do góry