VẬN TỐC TRUYỀN ÂM TRONG KHÔNG KHÍ

     
*
Hình 17.5

Ta không ngừng mở rộng suy luận của phần trước để đánh giá tốc độ viral của sóng âm trong hóa học khí. Trên hình 17.5a, ta điều tra khối khí hình trụ nằm trong lòng piston và mặt đường gạch đứt. Khối khí này ở yên cân đối nhờ sự công dụng của nhị lực bao gồm cùng độ lớn: áp lực từ piston trường đoản cú phía phía bên trái và áp lực khí bên phải tạo lập ra. Từng lực này có độ lớn bằng (PA), trong số ấy (P) là áp suất của khí, còn (A) là tiết diện ngang của ống.

Bạn đang xem: Vận tốc truyền âm trong không khí

Hình 17.5b diễn tả hệ sau khoảng thời hạn (Delta t), theo đó piston di chuyển sang đề xuất với gia tốc không đổi (v_x) nhờ lực đẩy piston từ phía bên trái đã tăng thêm thành ((P+Delta P)A). Hôm nay mọi phần tử khí vào vùng khảo sát điều tra đều vận động sang trái cùng với vận tốc (v_x).

Ta cố ý chọn độ dài của vùng khí điều tra bằng (vDelta t), với (v) là tốc độ truyền âm. Sau thời hạn (Delta t), khí nằm cạnh sát phải nét gạch đứt vẫn đứng yên, chưa bị tác động bởi sóng âm còn chưa vươn đến.

Phần khí điều tra được biểu đạt như một hệ cô lập. Lực từ piston tạo ra một trở thành thiên về đụng lượng. Tổng thích hợp lực này bởi (F=ADelta P) và hình thành xung lực:

Độ trở thành thiên áp suất liên quan đến độ phát triển thành thiên thể tích cùng modul khối:

Từ phía trên xung lực bằng:

eginequationvecI=left(ABfracv_xvDelta t ight)veci.labeleq:17.6endequation

Độ thay đổi thiên động lượng của khối khí khảo sát:

eginequationDeltavecp=mDeltavecv= ho V(v_xveci-0)=( ho vv_xADelta t)veci.labeleq:17.7endequation

Theo định vẻ ngoài Newton đồ vật hai viết dưới dạng xung lực:

Thế (Deltavecp) cùng (vecF) vào thu được:

< ho vv_xADelta t=ABfracv_xvDelta t.>

Sau khi giản ước, ta có được biểu thức của gia tốc truyền âm:

eginequationv=sqrtfracB ho.labeleq:17.8endequation

Sẽ hết sức thú vị khi ta đối chiếu biểu thức này với gia tốc truyền sóng trên gai dây: (v=sqrtdfracTmu) (Chương 16). Vào cả nhị trường hợp, vận tốc viral sóng nhờ vào vào tính đàn hồi của môi trường (modul khối (B) hoặc lực căng dây (T)), cũng tương tự phụ nằm trong vào tiệm tính của đồ gia dụng chất môi trường (khối lượng riêng biệt ( ho) hoặc cân nặng trên một đơn vị chức năng độ nhiều năm dây (mu)). Vận tốc lan truyền của tất cả các sóng cơ học đều rất có thể biểu diễn bên dưới dạng tổng quát:

Trong trường đúng theo sóng dọc viral trong hóa học rắn, tốc độ truyền âm phụ thuộc vào suất Young và khối lượng riêng của môi trường. Bảng 17.1 giới thiệu một vài quý giá của vận tốc truyền âm trong số những môi trường khác nhau.

Xem thêm: Hội Thi Cắm Hoa Trên Nón Lá, Chủ Đề "Hoa Và Nón Lá", Cắm Hoa Trên Nón Lá

*

Thực tế cho thấy vận tốc truyền âm còn phụ thuộc vào vào nhiệt độ của môi trường, vày nhiệt độ tác động đến tính bọn hồi và mật độ vật chất. Với trường thích hợp không khí, tốc độ truyền âm nhờ vào vào nhiệt độ theo công thức:

eginequationv=331sqrt1+fracT_C273.labeleq:17.9endequation

trong đó 331 m/s là tốc độ truyền âm trong bầu không khí ở (0^circ)C, còn (T_C) là nhiệt độ không khí sinh sống thang đo Celsius. Dùng công thức trên có thể tính ra được tốc độ truyền âm trong không gian ở (20^circ)C dao động 343 m/s.

Con số trên đã tạo ra một phương thức thuận tiện giúp ước lượng khoảng cách đến một cơn giông. Đầu tiên đếm số giây kể từ khi có tia chớp đến khi nghe tới được giờ đồng hồ sấm. Tiếp đến lấy con số này phân tách cho 3, vẫn ra được giá trị khoảng cách tính theo km, vày (343 mathrmm/sapproxfrac13 mathrmkm).

Xem thêm: Giải Lưu Hoằng Trí Lớp 8 Lưu Hoằng Trí, Bài Tập Tiếng Anh 8

Nhìn vào biểu thức (eqrefeq:17.8), ta hoàn toàn có thể viết lại mọt liên hệ (17.4) giữa độ chuyển dịch và vươn lên là thiên áp suất:

eginequationDelta P_max=Bs_maxk= ho v^2s_maxleft(fracomegav ight)= ho vomega s_max.labeleq:17.10endequation

Cách diễn giải này dễ dàng hơn (17.4) bởi vì số liệu về tỷ lệ khí dễ tìm thấy hơn là modul khối.