Kongsi:
Apakah kelajuan bunyi?
Di dalam atmosfer bumi, yang kelajuan bunyi ia adalah 343 meter sesaat; atau satu kilometer pada 2.91 sesaat atau satu batu pada 4.69 sesaat.
Kelajuan bunyi dalam gas ideal hanya bergantung pada suhu dan komposisinya. Kelajuan ini mempunyai kebergantungan yang lemah terhadap kekerapan dan tekanan di udara biasa, menyimpang sedikit dari tingkah laku yang ideal.
Apakah kelajuan bunyi?
Biasanya, kelajuan bunyi merujuk kepada kelajuan di mana gelombang bunyi bergerak melalui udara. Walau bagaimanapun, kelajuan bunyi berbeza mengikut bahannya. Sebagai contoh, perjalanan bunyi lebih perlahan dalam gas, bergerak lebih cepat dalam cecair, dan lebih cepat dalam pepejal.
Sekiranya kelajuan bunyi adalah 343 meter sesaat di udara, ia bermakna ia bergerak pada 1,484 meter sesaat dalam air dan kira-kira 5,120 meter sesaat dalam besi. Dalam bahan yang sangat keras, seperti berlian misalnya, bunyi bergerak pada 12.000 meter sesaat. Ini adalah kelajuan tertinggi di mana bunyi boleh bergerak dalam keadaan normal.
Gelombang bunyi dalam pepejal terdiri daripada gelombang mampatan - seperti dalam gas dan cecair-, dan dari jenis gelombang yang dinamakan gelombang putaran, hanya hadir dalam pepejal. Gelombang putaran dalam pepejal biasanya bergerak pada kelajuan yang berbeza.
Kelajuan gelombang mampatan dalam pepejal ditentukan oleh kebolehmampatan, ketumpatan dan modulus melintang keanjalan medium. Kelajuan gelombang putaran hanya ditentukan oleh ketumpatan dan modulus keanjalan transversal modul.
Dalam cecair dinamik, kelajuan bunyi dalam medium cecair, sama ada gas atau cecair, digunakan sebagai ukuran relatif untuk halaju sesuatu objek yang bergerak melalui medium.
Nisbah kelajuan sesuatu objek dengan kelajuan cahaya dalam suatu bendalir dipanggil Nombor Mac suatu objek. Objek yang bergerak lebih cepat dari 1 Mac disebut sebagai objek yang bergerak pada kelajuan supersonik.
Konsep asas
Penyampaian bunyi boleh digambarkan menggunakan model yang terdiri daripada satu siri bola yang saling berhubungan dengan kabel.
Dalam kehidupan sebenar, bola mewakili molekul dan benang mewakili hubungan antara mereka. Bunyi melewati model memampatkan dan memperluaskan benang, menghantar tenaga ke bola jiran, yang seterusnya menghantar tenaga ke benang mereka dan sebagainya..
Kelajuan bunyi melalui model bergantung kepada kekakuan benang dan jisim bola.
Selagi ruang diantara bola adalah malar, benang yang lebih kuat menghantar tenaga lebih cepat, dan bola dengan massa lebih banyak menghantar tenaga lebih perlahan. Kesan seperti penyebaran dan refleksi juga boleh difahami dengan model ini.
Dalam sebarang bahan yang sebenar, kekukuhan benang dipanggil modulus elastik dan jisim sepadan dengan kepadatan. Jika semua perkara lain sama, bunyi akan bergerak lebih perlahan dalam bahan-bahan spongy dan lebih cepat dalam bahan-bahan yang lebih keras.
Sebagai contoh, bunyi perjalanan 1.59 kali lebih cepat melalui nikel daripada gangsa kerana kekukuhan nikel lebih besar pada kepadatan yang sama.
Begitu juga, bunyi perjalanan 1.41 kali lebih cepat dalam gas hidrogen ringan (protium) daripada dalam gas hidrogen berat (deuterium), kerana gas berat mempunyai sifat yang sama tetapi mempunyai dua kali kepadatan.
Pada masa yang sama, bunyi "jenis mampatan" akan bergerak lebih cepat dalam pepejal daripada cecair dan bergerak lebih cepat dalam cecair daripada gas.
Kesan ini disebabkan oleh fakta bahawa pepejal mempunyai kesukaran untuk memampatkan daripada cecair, manakala cecair, sebaliknya, adalah lebih sukar untuk dimampatkan daripada gas..
Gelombang pemampatan dan gelombang putaran
Dalam gas atau cecair, bunyi terdiri daripada gelombang mampatan. Dalam pepejal, gelombang menyebarkan melalui dua jenis gelombang yang berlainan. Gelombang longitudinal dikaitkan dengan pemampatan dan penyahmampatan ke arah perjalanan; ia adalah proses yang sama dalam gas dan cecair, dengan gelombang mampatan analog dalam pepejal.
Hanya gelombang mampatan yang wujud dalam gas dan cecair. Jenis gelombang tambahan, yang dipanggil gelombang melintang atau gelombang putaran, hanya berlaku dalam pepejal kerana hanya pepejal boleh menahan ubah bentuk elastik.
Ini kerana ubah bentuk elastik medium adalah tegak lurus dengan arah perjalanan gelombang. Arah putaran yang cacat dipanggil polarisasi jenis gelombang ini. Secara umum, gelombang melintang berlaku sebagai sepasang polarisasi orthogonal.
Ini jenis gelombang yang berlainan boleh mempunyai kelajuan yang berbeza pada kekerapan yang sama. Oleh itu, mereka boleh mencapai pemerhati pada masa yang berlainan. Satu contoh keadaan ini berlaku dalam gempa bumi, di mana gelombang mampatan akut tiba lebih awal dan gelombang melintang berayun tiba beberapa saat kemudian.
Kelajuan mampatan gelombang dalam bendalir ditentukan oleh kebolehmampatan dan kepadatan medium.
Dalam pepejal, gelombang mampatan adalah sama dengan yang terdapat dalam cecair, bergantung kepada kebolehmampatan, ketumpatan dan faktor tambahan modulus melintang keanjalan.
Kelajuan gelombang putaran, yang berlaku hanya dalam pepejal, hanya ditentukan oleh modulus keanjalan melintang dan ketumpatan modul.
Rujukan
- Kelajuan Bunyi dalam Pelbagai Media Bulk. Fizik Hyper Diperolehi daripada hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
- Kelajuan Bunyi. Diambil dari mathpages.com.
- Buku Panduan Akustik Guru. (2001). New York, Amerika Syarikat. McGraw-Hill. Diambil dari wikipedia.com.
- Kelajuan bunyi dalam air pada suhu. Kotak Alat Kejuruteraan. Diperolehi daripada engineeringtoolbox.com.
- Kelajuan Bunyi di Udara. Fizik muzik-nota. Diperolehi daripada phy.mtu.edu.
- Kesan Atmosfera pada Kelajuan Bunyi. (1979). Laporan teknikal Pusat Maklumat Teknikal Pertahanan. Diambil dari wikipedia.com.