Care este viteza sunetului și cum l-au găsit?

Timp de mulți ani, filozofii au întrebat: „Dacă un copac cade în pădure și nu este nimeni acolo să-l audă, scoate un sunet?” Oamenii de știință au răspuns la această întrebare și au continuat să descopere cât de repede a călătorit sunetul. Calcularea acelei viteze nu a fost atât de simplă pe cât părea. Spre deosebire de viteza luminii, viteza sunetului nu este constantă, iar diferite variabile modifică cât de repede se deplasează. Oamenii de știință au perseverat și acum înțeleg cum funcționează sunetul, fie că este vorba de vocea unei soprane sau de un copac care se prăbușește la pământ.

Ce este Sunetul?

Sunetul este energie creată de vibrații. Când obiectele vibrează, ele fac ca particulele din jurul lor să vibreze, ceea ce, la rândul său, provoacă vibrarea mai multor particule. Aceasta este o undă sonoră. De exemplu, dacă un copac cade la pământ, vibrațiile cauzate de aterizarea acestuia creează o undă sonoră. Undele sonore continuă până când epuizează energia și dacă există urechi în raza undei, acesta poate fi într-adevăr auzit.

truc cu elicopter gta 5 ps4

Care este viteza sunetului?

Când vorbesc despre viteza sunetului, majoritatea oamenilor se referă la viteza undele sonore se deplasează prin aer. La o temperatură de 68 de grade Fahrenheit, într-un mediu uscat, viteza sunetului este de aproximativ 767 mile pe oră. Viteza se modifică la diferite temperaturi și, de asemenea, variază în funcție de gazele prezente în aer.

Legea corzilor

În secolul al VI-lea î.Hr., filozoful, matematicianul și cântătorul de liră, Pitagora, a petrecut timp investigând modul în care funcționează sunetul. Legenda spune că munca sa asupra sunetului a fost inspirată de a vedea modul în care ciocanele de diferite dimensiuni au creat tonuri diferite într-un fierar. Este mai probabil ca experimentul cu lungimea coardelor lirei sa i-a inspirat descoperirea că frecvența este invers proporțională cu lungimea coardei. Este cunoscută drept prima lege a corzilor și este una dintre primele lucrări înregistrate despre undele sonore.

Sir Isaac Newton

Sir Isaac Newton a fost primul care a publicat o viteză pentru sunet. Stând într-o colonadă din Trinity College, Newton a bătut din palme și a măsurat cât de mult a durat până când sunetul îi revine în urechi. Fără echipamente moderne de măsurare, s-a bazat pe un pendul pentru a măsura timpul. Cifra lui, publicată în Principia Mathematica, a scăzut cu aproximativ 15 la sută. Formula dezvoltată de Newton a fost îmbunătățită de Pierre-Simon Laplace și este cunoscută sub numele de Ecuația Newton-Laplace.

Măsurarea vitezei sunetului cu împușcături

La începutul anilor 1700, reverendul William Durham a efectuat experimente pentru a măsura viteza sunetului. În timp ce stătea într-un turn cu un telescop, asistenții au tras cu arme în mai multe repere locale. Durham a observat fulgerul împușcăturii și a folosit un pendul pentru a măsura cât timp i-a luat să audă sunetul. Deoarece știa distanțele implicate, viteza sunetului a putut fi calculată și este considerată cea mai veche estimare rezonabil de precisă.

Măsurarea vitezei sunetului cu tubul lui Kundt

August Kundt a inventat tubul lui Kundt în 1866. Aparatul constă dintr-un tub transparent care conține o cantitate mică de pulbere fină. Când un sunet este creat la un capăt al tubului, pulberea este mișcată de undele sonore. Se stabilește la intervale egale distanțate în tub, în ​​funcție de lungimea de undă. Măsurarea distanței dintre grămezile de pulbere permite calcularea vitezei sunetului. Umplerea tubului lui Kundt cu diferite gaze permite măsurarea vitezei sunetului în diferite medii.

Măsurarea vitezei sunetului cu microfoane

Cea mai simplă modalitate de a măsura viteza sunetului astăzi este utilizarea a două microfoane. Conceptul de bază este același cu puștile lui Durham, dar cronometrele și dispozitivele rapide de înregistrare permit o distanță mai mică între sursa de sunet și dispozitivul de măsurare. Sunetul poate fi, de asemenea, mai blând decât o explozie de pușcă.

Efectele altitudinii

Temperatura are cel mai mare efect asupra vitezei sunetului. În orice gaz ideal dat, cu compoziție constantă, viteza sunetului depinde exclusiv de temperatură. Sunetul încetinește pe măsură ce temperaturile scad, ceea ce înseamnă că undele sonore se mișcă mai încet la altitudini mai mari. Acesta este motivul pentru care viteza generală a sunetului este măsurată la nivelul mării și se bazează pe o anumită temperatură.

recipient de auto-udare de casă

Sunetul în diferite substanțe

Deoarece sunetul este creat de vibrația particulelor, este nevoie de un mediu pentru a se deplasa. Aceasta înseamnă că nu există sunet în vid, dar înseamnă și că sunetul se poate mișca prin alte substanțe decât aerul. De fapt, sunetul se mișcă cel mai lent prin gaze. Se mișcă de peste patru ori mai repede în apă și de 15 ori mai repede prin fier.

Spargerea barierei sunetului

Deși primii ingineri aeronautici credeau că viteza sunetului era o barieră care ar fi imposibil de depășit, obiectele create de om au spart-o pentru prima dată cu secole în urmă. Tronsul auzit de la o bici este un boom sonic și chiar și gloanțele timpurii au călătorit mai repede decât viteza sunetului. Chuck Yaeger a devenit prima persoană care a zburat mai repede decât sunetul într-un zbor la nivel în 1947. În 2012, Felix Baumgartner a devenit prima persoană care a călătorit mai repede decât sunetul fără un vehicul când a parașut de la 120.000 de picioare.