| 
ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ
.jpg) |
| ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΤΟΥ ΗΧΟΥ |
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Ταχύτητα του ήχου ονομάζεται η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται τα ηχητικά κύματα σε ένα μέσο.
Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από το υλικό μέσο,στο οποίο διαδίδεται ο ήχος.Αποδεικνύεται ότι η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων είναι μεγαλύτερη στα στερεά από ότι στα υγρά και στα υγρά μεγαλύτερη απ’ ότι στα αέρια.
ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΗΧΟΥ
Ο Sir Isaac Newton υπολογίζει την ταχύτητα του ήχου στον αέρα στα 979 πόδια ανά δευτερόλεπτο (298 m/s),η οποία είναι πολύ χαμηλή κατά περίπου 15% από την πραγματική τιμή.Η ανάλυση του Νεύτωνα ήταν καλή εκτός από την παραμέληση του (τότε άγνωστου) αποτελέσματος της ταχέως μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας σε ένα ηχητικό κύμα (με σύγχρονους όρους,η συμπίεση του ηχητικού κύματος και η διόγκωση του αέρα είναι μια αδιαβατική διαδικασία,όχι μια ισοθερμική διαδικασία).Το λάθος αυτό διορθώθηκε αργότερα από τη Laplace.
ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΗΧΟ
Για τα ηχητικά κύματα όπως και για τα άλλα είδη κυμάτων η σχέση που συνδέει τη ταχύτητα διάδοσης υ,το μήκος κύματος λ (απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων) και τη συχνότητα f είναι:
υ=λ·f
όπου:
Ταχύτητα του ήχου ονομάζεται η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται τα ηχητικά κύματα σε ένα μέσο.
 |
| Ταχύτητα του ήχου ονομάζεται η ταχύτητα με την οποία διαδίδονται τα ηχητικά κύματα σε ένα μέσο |
ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΗΧΟΥ
Ο Sir Isaac Newton υπολογίζει την ταχύτητα του ήχου στον αέρα στα 979 πόδια ανά δευτερόλεπτο (298 m/s),η οποία είναι πολύ χαμηλή κατά περίπου 15% από την πραγματική τιμή.Η ανάλυση του Νεύτωνα ήταν καλή εκτός από την παραμέληση του (τότε άγνωστου) αποτελέσματος της ταχέως μεταβαλλόμενης θερμοκρασίας σε ένα ηχητικό κύμα (με σύγχρονους όρους,η συμπίεση του ηχητικού κύματος και η διόγκωση του αέρα είναι μια αδιαβατική διαδικασία,όχι μια ισοθερμική διαδικασία).Το λάθος αυτό διορθώθηκε αργότερα από τη Laplace.
 |
| Ο φωνογράφος του de Martinville επέτρεψε στους πειραματιστές να δουν τις ηχητικές κυματομορφές (1856) |
Κατά τη διάρκεια του 17ου αιώνα,έγιναν αρκετές προσπάθειες μέτρησης με ακρίβεια της ταχύτητας του ήχου,συμπεριλαμβανομένων των απόπειρων του Marin Mersenne το 1630 (1.380 παριζιάνικα πόδια ανά δευτερόλεπτο),του Pierre Gassendi το 1635 (1.473 παριζιάνικα πόδια ανά δευτερόλεπτο) και του Robert Boyle (1,125 παριζιάνικα πόδια ανά δευτερόλεπτο).Το 1709,ο Reverend William Derham,Πρύτανης του Upminster,δημοσίευσε ένα ακριβέστερο μέτρο της ταχύτητας του ήχου,στα 1.072 παριζιάνικα πόδια ανά δευτερόλεπτο.
 |
| Ο μηχανικός παλμογράφος που κατασκευάστηκε από τον Jules Lissajous το 1857 |
Ο Derham χρησιμοποίησε ένα τηλεσκόπιο από τον πύργο της εκκλησίας του St Laurence,το Upminster για να παρατηρήσει το φλας ενός απομακρυσμένου κυνηγετικού όπλου που πυροβόλησε και στη συνέχεια μέτρησε το χρόνο μέχρι να ακούσει το πυροβολισμό με εκκρεμές μισού δευτερολέπτου.Εκτελέστηκαν μετρήσεις πυροβολισμών από διάφορα τοπικά αξιοθέατα,όπως η εκκλησία North Ockendon.Η απόσταση ήταν γνωστή με τριγωνισμό και έτσι υπολογίστηκε η ταχύτητα που ο ήχος είχε ταξιδέψει.
ΘΕΜΕΛΙΩΔΗΣ ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΚΥΜΑΤΙΚΗΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΗΧΟ
Για τα ηχητικά κύματα όπως και για τα άλλα είδη κυμάτων η σχέση που συνδέει τη ταχύτητα διάδοσης υ,το μήκος κύματος λ (απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων) και τη συχνότητα f είναι:
υ=λ·f
όπου:
υ η ταχύτητα διάδοσης του ήχου,
λ το μήκος κύματος του ήχου,
f η συχνότητα του ήχου.
Αυτή η εξίσωση ονομάζεται θεμελιώδης νόμος της κυματικής για τον ήχο.
ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΤΟΥ ΗΧΟΥ
Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από την ελαστικότητα και τη πυκνότητα του μέσου στο οποίο διαδίδονται.Γι' αυτό και ταχύτητα διάδοσης του ήχου είναι μεγαλύτερη στα στερεά από ότι στα υγρά ενώ στα αέρια είναι μικρότερη σε σχέση με τα υγρά.
 |
| Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από την ελαστικότητα και τη πυκνότητα του μέσου στο οποίο διαδίδονται |
ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΔΙΑΔΟΣΗΣ ΤΟΥ ΗΧΟΥ
Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων εξαρτάται από την ελαστικότητα και τη πυκνότητα του μέσου στο οποίο διαδίδονται.Γι' αυτό και ταχύτητα διάδοσης του ήχου είναι μεγαλύτερη στα στερεά από ότι στα υγρά ενώ στα αέρια είναι μικρότερη σε σχέση με τα υγρά.
.jpg) |
| Η ταχύτητα του ήχου σε ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα στους 20 °C είναι 343 m/s (1235 km/h) |
Η ταχύτητα του ήχου σε ατμοσφαιρικό ξηρό αέρα στους 20 °C είναι:
υηχ=343 m/s (1235 km/h)
Γενικά δεν είναι σταθερή,αλλά εξαρτάται από τις καταστατικές μεταβλητές του συστήματος,δηλαδή από την πίεση και την θερμοκρασία.Η ταχύτητα τους αυξάνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδονται,όχι όμως ανάλογα.
υηχ=343 m/s (1235 km/h)
Γενικά δεν είναι σταθερή,αλλά εξαρτάται από τις καταστατικές μεταβλητές του συστήματος,δηλαδή από την πίεση και την θερμοκρασία.Η ταχύτητα τους αυξάνεται όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου μέσα στο οποίο διαδίδονται,όχι όμως ανάλογα.
.jpg) |
Μέτρηση της ταχύτητας του ήχου |
Η ταχύτητα διάδοσης των ηχητικών κυμάτων σε ένα αέριο εξαρτάται:
α) από τη θερμοκρασία,
β) από την υγρασία και
γ) από την ατμοσφαιρική πίεση.
Ο παρακάτω πίνακας μας δείχνει την ταχύτητα διάδοσης του ήχου σε διαφορετικά υλικά:
| Η ΤΑΧYΤΗΤΑ ΤΟY ΗΧΟY ΣΕ ΔΙΑΦΟΡΑ YΛΙΚΑ ΣΕ m/s | |||
| Αέρια | |||
| Αέρας (20 oC) | 344 | ||
| Ήλιο (20 oC) | 999 | ||
| Yδρογόνο (20 oC) | 1.330 | ||
| Υγρά | |||
| Yγρό ήλιο (269 oC) | 211 | ||
| Yδράργυρος (20 oC) | 1.451 | ||
| Νερό (0 oC) | 1.402 | ||
| Νερό (20 oC) | 1.482 | ||
| Νερό (100 oC) | 1.543 | ||
| Στερεά | |||
| Κόκαλο | 3.445 | ||
| Ορείχαλκος | 3.480 | ||
| Γυαλί pyrex | 5.170 | ||
| Χάλυβας Αλουμίνιο Σίδηρος Μάρμαρο Ξύλο | 5.790 5.000 5.120 3.810 3.850 | ||
