От чего зависит скорость распространения звука в среде кратко

Обновлено: 30.06.2024

От плотности среды. Чем выше плотность, тем выше скорость звука.

да, от плотности среды в которой происходит звук вода либо воздух

Скорость звука определяется упругостью и плотностью среды. Скорость звука в газах, жидкостях и изотропных твёрдых средах обычно величина постоянная для данного вещества, в монокристаллах зависит от направления распространения волны и при заданных внешних условиях обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды.
Как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях скорость звука меньше, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа скорость звука возрастает.


В этом видеоуроке мы рассмотрим процесс распространения в среде звуковых колебаний. Выясним, в каких средах может распространяться звук. А также узнаем, от чего зависит скорость звука и как её определить.


В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности




Конспект урока "Распространение звука. Звуковые волны. Скорость звука"

Всем вам известно, что звук передаётся от источника не мгновенно, а спустя некоторый промежуток времени (вспомните хотя бы грозу, когда мы сначала видим молнию, а лишь затем до нас доносятся раскаты грома).

— Так как же происходит распространения звуковых колебаний?

Итак, мы уже знаем, что любое звучащее тело совершает колебания. Так вот, его колебания передаются прилежащим частицам воздуха, которые тоже начинают колебаться и передают колебания соседним частицам, а эти в свою очередь передают колебания дальше и так далее. Мы уже с вами знаем, что процесс распространения колебаний в среде называется механической волной. Значит звук — это тоже волна, которую мы будем называть звуковой.


Достигнув уха, звуковая волна поступает в слуховой проход и достигает барабанной перепонки, которая начинает вибрировать.


В барабанной полости расположены три слуховые косточки: молоточек, наковальня и самая маленькая косточка нашего организма — стремечко.


Механические колебания барабанной перепонки передаются слуховым косточкам – сначала молоточку, затем наковальне и стремечку. От них колебания передаются во внутреннее ухо. Оно представлено костным лабиринтом и состоит из трёх частей: преддверия, улитки и полукружных каналов органа равновесия.


В улитке находится перепонка, на которой расположены двадцать три с половиной тысячи мельчайших волокон, которые проводят слуховое раздражение к коре головного мозга.

Как мы видели, колебания частиц среды, в которой распространяется звуковая волна, совершают колебания в направлении её распространения. Следовательно, звуковая волна — это продольная волна сжатия и разрежения. А мы уже с вами знаем, что продольные волны могут распространяться в любой среде: твёрдой, жидкой и газообразной.

— А распространяется ли звук в вакууме?

Впервые установить экспериментально, передаётся ли звук в безвоздушном пространстве, удалось в тысяча шестьсот шестидесятом году Роберту Бойлю. Для этого он использовал вакуумный насос, изобретённый им же в 1657 году.


Суть опыта такова. Бойль поместил в сосуд вакуумного насоса работающий будильник (мы, для большей наглядности, используем электрический звонок). Звук, издаваемый под колоколом насоса, стал тише, но всё же был вполне различим. Затем Бойль начал откачивать воздух из сосуда с часами. Звук будильника начал постепенно слабеть, пока совсем не исчез. Но, обратите внимание, что молоточек звонка продолжает ударять по звонковой чаше. Значит, она колеблется, но эти колебания дальше не распространяются, так как нет передающей среды. Если впустить под колокол насоса воздух, то мы снова услышим звон.

Этот опыт доказал, что для распространения звука необходима среда. Среда, отделяющая нас от колеблющихся тел, — это обычно воздух. Но, как мы уже говорили, звук может также распространяться в жидкой и твёрдой среде. Так под водой хорошо слышны звуки, издаваемые водными транспортными средствами, удары камней и так далее. А показать распространение звука в твёрдых телах можно на таком опыте. Возьмите механические часы и деревянную доску. Если положить часы на один конец деревянной доски, а к другому концу доски приложить ухо, можно ясно услышать тиканье.


Приведём ещё несколько примеров. Возьмите металлическую ложку и привяжите к ней конец бечёвки. А второй конец бечёвки приложите к уху. Если ударить по ложке, то можно услышать довольно сильный звук.

Звук будет более громким, если вместо бечёвки использовать какую-либо проволоку. Но мы совсем не услышим звука, если ложку привязать к резиновому шнуру́ и повторить эксперимент.


Способность различных тел передавать звуковые колебания называется звукопроводностью.

Из результатов наших опытов следует, что мягкие и пористые тела очень плохо проводят звук. Поэтому, чтобы защитить помещение от проникновения посторонних звук, его стены, пол и потолок прокладывают прослойками звукопоглощающих материалов.


Таким образом, звуковые волны распространяются в твёрдых телах, жидкостях и газах, но не могут распространяться в безвоздушном пространстве, то есть в вакууме.

Звуковые волны, так же, как и механические, характеризуются скоростью распространения. Именно поэтому во время грозы мы сначала видим вспышку молнии и лишь через некоторое время до нас доносятся раскаты грома.

Но гром и молния происходят в один и тот же момент времени, а запаздывание возникает из-за того, что скорость звука в воздухе существенно меньше скорости света, идущего от молнии. Вы знаете, что скорость света относится к фундаментальным физическим постоянным и примерно равна 300 000 км/с. Поэтому вспышку молнии мы видим практически в момент её возникновения. А вот звук грома доходит до нас со скоростью примерно в 340 м/с.

В 1636 году французский физик Марен Мерсенн предпринял первые попытки экспериментального определения скорости звука. Для этого производился выстрел из пушки, а затем измерялось время, прошедшее между моментами, когда наблюдатель замечал вспышку, и моментом, когда до него доносился отзвук выстрела. Разделив расстояние, покрытое звуковой волной за полученное время, учёный получил скорость звука, равную 450 м/с.


Более точные измерения были произведены в Италии в 1660 году. На это раз для опыта друг напротив друга были поставлены две пушки. Первая пушка производила выстрел, после чего измерялось время между вспышкой и моментом, когда звук выстрела достигал второй пушки. Затем, аналогичные измерения делали и для второй пушки. В качестве скорости звука было определено расстояние между пушками, делённое на среднее время экспериментов. Таким образом исключалось влияние ветра на скорость распространения звука.


Лишь в 1809 году Пьер-Симоном де Лапласом была получена формула для теоретических расчётов скорости звука в воздухе.

— А от чего зависит скорость звука?

Конечно же скорость звука зависит от того, в какой среде он распространяется. Как показали различные измерения, скорость звука в твёрдых телах и жидкостях гораздо больше, чем в воздухе.


Скорость звука зависит и от температуры среды: с увеличением температуры она возрастает, и наоборот. Конечно, в рамках небольшого изменения температуры скорость меняется незначительно. На качественном уровне этот факт можно объяснить тем, что при низких температурах скорость молекул газа меньше и процесс переноса колебательного процесса молекул также уменьшается.

Поскольку звук — это волна, то для определения его скорости можно пользоваться формулами:

СКО́РОСТЬ ЗВУ́КА, ско­рость рас­про­стра­не­ния в сре­де уп­ру­гих волн. Оп­ре­де­ля­ет­ся уп­ру­го­стью и плот­но­стью сре­ды. Для пло­ской гар­мо­нич. вол­ны в сре­де без дис­пер­сии С. з. $c=ω/k$ , где $ω$ – час­то­та, $k$ – вол­но­вое чис­ло. Со ско­ро­стью $c$ рас­про­стра­ня­ет­ся фа­за гар­мо­нич. вол­ны, по­это­му её на­зы­ва­ют так­же фа­зо­вой С. з. В сре­дах с дис­пер­си­ей зву­ка фа­зо­вая ско­рость раз­лич­на для раз­ных час­тот; в этих слу­ча­ях ис­поль­зу­ют по­ня­тие груп­по­вой ско­ро­сти. При боль­ших ам­пли­ту­дах уп­ру­гой вол­ны ско­рость рас­про­стра­не­ния ка­ж­дой точ­ки про­фи­ля вол­ны за­ви­сит от ве­ли­чи­ны дав­ле­ния в этой точ­ке, воз­рас­тая с рос­том дав­ле­ния, что при­во­дит к ис­ка­же­нию фор­мы вол­ны (см. Не­ли­ней­ная аку­сти­ка ). С. з. в га­зах мень­ше, чем в жид­ко­стях, а в жид­ко­стях, как пра­ви­ло, мень­ше, чем в твёр­дых те­лах. При темп-ре 20 °C и нор­маль­ном дав­ле­нии С. з. в воз­ду­хе со­став­ля­ет 343,1 м/c, в во­де – 1490 м/c.

Скорость звука — скорость распространения упругих волн в среде: как продольных (в газах, жидкостях или твёрдых телах), так и поперечных, сдвиговых (в твёрдых телах).

Определяется упругостью и плотностью среды: как правило, в газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях — меньше, чем в твёрдых телах. Также в газах скорость звука зависит от температуры данного вещества, в монокристаллах — от направления распространения волны.

Обычно не зависит от частоты волны и её амплитуды; в тех случаях, когда скорость звука зависит от частоты, говорят о дисперсии звука.

Читайте также: