ТИСК СТОВПА РІДИНИ ТА ГЛИБОКОВОДНЕ ЖИТТЯ
Поширення звуку під водою
Звук поширюється у вигляді звукових хвиль. Вібруючий предмет передає свою вібрацію сусіднім молекул або частинок. Відбувається передача руху від однієї частинки в іншу, що призводить до появи звукової хвилі.
Середовищем поширення звукових хвиль можуть бути різні матеріали - дерево, повітря, вода; отже, швидкість поширення звукових хвиль має бути різною. Якщо ми говоримо про швидкість звуку, ми повинні запитати: а в якому середовищі?
Швидкість звуку – це характеристика середовища, у якому поширюється хвиля.
Швидкість звуку повітря становить близько 335 м/сек. Але це за температури 0° З. З підвищенням температури швидкість поширення звуку також збільшується.
У воді звук поширюється швидше, ніж у повітрі. При температурі 8°С швидкість його поширення становить близько 1435 м/сек, або близько 6 тис км/год. У металі ця швидкість досягає близько 5000 м/сек, або 20000 км/год.
Через високу щільність середовища (морська вода у 800 разів щільніша за повітря) у воді звук поширюється набагато швидше і далі, ніж в атмосфері. Звуки низької частоти, наприклад, звук працюючого суднового двигуна, часто можна почути, коли саме судно ще не видно. Швидкість звуку у воді підвищується зі зростанням її температури, солоності та тиску – останнє зростає із глибиною. На поширенні звуку позначаються також термоклин (місця зустрічі шарів води, що мають різну температуру).
Різниця температури по обидва боки термокліну означає також різну густину води. Коли звукові хвилі перетинають межу шарів із різною щільністю, вони втрачають значну частину своєї енергії. При зіткненні з термоклином смуга звуку може відобразитися частково і навіть повністю - залежно від кута падіння - з утворенням з іншого боку термокліну зони тіні. Так, якщо джерело звуку знаходиться у воді над термокліном, нижче почути щось буде складно.
Звуки, що видаються над водою, не буде чути у воді, і навпаки. Слух дайвера знижується через вплив води на барабанні перетинки, а висока швидкість поширення звуку притуплює здатність сприймати звук стереофонічно і тим самим перешкоджає визначенню напряму на джерело звуку.
Під водою звук передається у внутрішнє вухо переважно через кістки черепа, а чи не через барабанні перетинки, як і атмосфері. В результаті звук сприймається обома вухами практично одночасно, мозок не може диференціювати отримані сигнали за часом надходження та інтенсивності, і в результаті складається враження, що звук виходить не з одного джерела, а відразу з усіх боків.
Швидкість звуку залежить від середовища розповсюдження, і спосіб його поширення в середовищі допомагає краще зрозуміти певні характеристики середовища передачі. При зміні температури середовища поширення змінюється і швидкість звуку. Це пояснюється тим, що підвищення температури призводить до збільшення частоти взаємодій між частинками, які несуть коливання, що означає збільшення швидкості хвилі.
Взагалі кажучи, швидкість звуку у твердих тілах вища, ніж у рідинах, а швидкість звуку у рідинах вища, ніж у газах. Це пояснюється тим, що чим твердіша речовина, тим більший ступінь зчеплення атомних зв’язків, що сприяє поширенню звукових хвиль.
Швидкість поширення звуку залежить головним чином від пружності середовища, яке його поширює. Під еластичністю розуміється здатність відновлювати первісну форму.
Але ж, що таке цей звук?
Звук - це хвиля тиску, яка може поширюватися по повітрю шляхом стиснення і пригнічення. Звук, який ми сприймаємо навколо себе, - це не що інше, як енергія, породжена вібраціями, що поширюються по повітрю або будь -якому іншому середовищу, яке можна сприйняти і почути, коли воно досягне людського вуха. Ми знаємо, що звук рухається у формі хвиль.
Хвилі - це коливальні порушення в середовищі, які передають енергію з однієї точки в іншу без прямого контакту між цими двома точками. Можна сказати, що хвиля виникає внаслідок коливання частинок середовища, через яке вона проходить, тобто процесу поширення, відповідного поздовжньому зміщенню (у напрямку поширення) молекул повітря. Область з великим зміщенням з'являється в області, де амплітуда зміни тиску дорівнює нулю і навпаки.
Давайте подивимося швидкість звуку в деяких засобах масової інформації:
У повітрі при 0 °С звук поширюється зі швидкістю 331 м/с (з кожним градусом Цельсія підвищується температура, швидкість звуку збільшується на 0,6 м/с).
У воді (при 25 ° С) це 1593 м / с.
У тканинах це 1540 м / с.
У деревині це 3700 м / с.
У бетоні це 4000 м / с.
У сталі це 6100 м / с.
У алюмінію це 6400 м / с.
У кадмію це 12400 XNUMX м / с.
Швидкість поширення хвилі тиску дуже важлива при вивченні резонансного явища в колекторі поршневого двигуна і залежить від характеристик середовища. Наприклад, для газів випарна суміш у впускному колекторі або гази, спалені у випускному колекторі, залежать від їх щільності та тиску.
Види хвиль, що поширюються
Існує два типи хвиль: поздовжні та поперечні.
Поздовжня хвиля: Хвиля, в якій частинки середовища вібрують з одного боку на інший у тому ж напрямку, що і хвиля. Середовище може бути твердим, рідким або газоподібним. Тому звукові хвилі - це поздовжні хвилі.
Поперечна хвиля: Хвиля, в якій частинки середовища вібрують вгору і вниз "під прямим кутом" до напрямку руху хвилі. Ці хвилі виникають тільки в твердих тілах і рідинах, а не в газах.
Але пам’ятайте, що хвилі рухаються в усіх напрямках, тому простіше вважати їх проходженням через сферу.
