Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс → Волны и звук → Звуковые волны ↓


Скорость звука в различных средах


Звук — это тип волны, которая распространяется через различные материалы. Скорость, с которой звук распространяется, может изменяться в зависимости от материала, через который он проходит. Это связано с тем, что различные материалы обладают различными свойствами, которые влияют на скорость звуковых волн. В этом подробном объяснении мы собираемся исследовать, как звук распространяется через различные среды, включая воздух, воду и твердые тела. Давайте начнем с понимания некоторых основных понятий о звуке и его распространении.

Что такое звуковые волны?

Звуковые волны являются типом механических волн. Это означает, что им нужна среда, такая как воздух, вода или твердое тело, для распространения. Звуковые волны создаются, когда источник колеблется, вызывая колебания частиц среды. Эти колебания проходят через среду в виде сжатий и разрежений, которые мы воспринимаем как звук.

Как рассчитывается скорость звука?

Скорость звука определяется средой, через которую он распространяется. Общая формула, используемая для расчёта скорости звука в среде, выглядит следующим образом:

c = sqrt(K/ρ)

Где:

  • c — это скорость звука.
  • K — это модуль объёма среды (мера сжимаемости среды).
  • ρ (ро) — плотность среды.

Скорость звука в воздухе

Воздух — это самая распространенная среда, через которую распространяется звук, особенно для человека. Скорость звука в воздухе при комнатной температуре (20 °C или 68 °F) составляет около 343 метров в секунду (м/с). Температура и влажность могут влиять на эту скорость. По мере повышения температуры скорость звука в воздухе также увеличивается.

Визуальный пример передачи звука в воздухе

звуковая волна движется вправо в воздухе

Как показано выше, круги представляют собой области сжатия источником звука, а расстояние между ними показывает, как волна распространяется в воздухе. Эта скорость будет изменяться в зависимости от таких факторов, как температура и влажность.

Скорость звука в воде

Вода плотнее воздуха, что влияет на то, как звук проходит через неё. Скорость звука в воде составляет около 1,480 м/с, что значительно быстрее, чем в воздухе. Высокая скорость в воде объясняется более сильными межмолекулярными силами и большей плотностью по сравнению с воздухом.

Текстовый пример

Представьте, что вы бросили камень в пруд. Всплеск создаёт волны, которые быстро распространяются по поверхности. Если вы могли бы слушать под водой, вы бы обнаружили, что звук распространяется значительно быстрее через воду, чем над поверхностью, чтобы достичь ваших ушей.

Визуальный пример передачи звука в воде

звуковые волны распространяются быстрее в воде

В этой иллюстрации круги расположены ближе друг к другу в воде, чем в воздухе, что показывает более быструю скорость звука.

Скорость звука в твердых телах

Звук распространяется быстрее всего в твердых телах, потому что частицы в твердых телах упакованы плотнее, чем в жидкостях и газах. Скорость звука в типичном твердом теле, таком как сталь, может достигать 5,960 м/с. Твердые тела обладают как упругостью, так и плотностью, которые способствуют передаче звука:

Визуальный пример передачи звука в твердых телах

Звуковые волны распространяются быстрее всего через сталь

Обратите внимание на рисунок выше, как круги находятся ближе друг к другу при представлении звука, распространяющегося через твердую среду. Это означает звук, распространяющийся с наивысшей скоростью среди других сред.

Факторы, влияющие на скорость звука

Скорость звука в среде зависит от нескольких основных факторов:

  • Плотность: Более плотные материалы передают звук быстрее, но эту связь усложняет упругость материала.
  • Упругость: Это способность материала возвращаться к своей первоначальной форме; более упругие материалы проводят звук быстрее.
  • Температура: Более высокие температуры увеличивают скорость звука в газах, потому что газы расширяются, уменьшается плотность и увеличиваются взаимодействия между молекулами.

Сравнение скорости звука в различных средах

Вот простой способ понять сравнительную скорость:

Среда   | Приблизительная скорость (м/с)
-----------------------------------------
Воздух    | 343
Свежая вода | 1,480
Соленая вода | 1,530
Дерево    | 3,850
Сталь     | 5,960

Каждая среда имеет свои характеристики, которые определяют, насколько быстро звуковые волны проходят через неё. Это резюме показывает, что звук распространяется быстрее всего в твердых телах, медленнее всего в жидкостях и медленнее всего в газах.

Практические примеры в повседневной жизни

Понимание того, как изменяется скорость звука, важно во многих повседневных действиях:

  • В природе: Молния и гром часто приводят к практическому примеру. Свет распространяется быстрее, чем звук; поэтому мы видим молнию прежде, чем слышим гром. Подсчёт секунд между вспышкой молнии и громом может помочь оценить расстояние до грозы.
  • В коммуникациях: Ранние исследования звука помогли улучшить телекоммуникации. Знание скорости звука помогает в подводных коммуникациях, таких как технология сонара, используемая подводными лодками.
  • В музыке: Движение звука позволяет музыкальным инструментам работать. Например, гитара использует колебание воздуха, в то время как ксилофон использует вибрацию твердых стержней для создания звука.

Заключение

Изучение того, как звук распространяется через различные среды, объясняет многое о энергии и физике в нашем мире. Исследуя принципы, которые управляют скоростью звука в воздухе, воде и твёрдых телах, мы получаем научные представления о природе и технологии. Понимание скорости звука обогащает наше осознание и признание окружающей среды и устройств, которые мы используем, что продолжает вдохновлять инновации и повседневные приложения.


Девятый класс → 4.2.2


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (4.2.1)
Природа и передача звука
Следующий (4.2.3) →
Отражение звука и эхо

Комментарии 



Скорость звука в различных средах

https://www.physicsflow.com/g9/4.2.2?pfal=ru