Дыбыс жылдамдығы дегеніміз не және олар оны қалай тапты?

Көптеген жылдар бойы философтар: «Егер орманда ағаш құлап, оны еститін ешкім болмаса, ол дыбыс шығарады ма?» - деп сұрады. Ғалымдар бұл сұраққа жауап беріп, дыбыстың қаншалықты жылдам таралатынын анықтады. Бұл жылдамдықты есептеу оңай болған жоқ. Жарық жылдамдығынан айырмашылығы, дыбыс жылдамдығы тұрақты емес, әр түрлі айнымалылар оның таралу жылдамдығын өзгертеді. Ғалымдар табандылық танытты және қазір дыбыстың қалай жұмыс істейтінін түсінеді, бұл сопраноның дауысы ма, әлде ағаштың жерге құлауы ма.

Дыбыс дегеніміз не?

Дыбыс – тербеліс нәтижесінде пайда болатын энергия. Объектілер дірілдегенде, олар айналасындағы бөлшектердің дірілдеуіне әкеледі, бұл өз кезегінде көбірек бөлшектердің дірілдеуіне әкеледі. Бұл дыбыс толқыны. Мысалы, ағаш жерге құласа, оның қонуына байланысты тербеліс дыбыс толқынын тудырады. Дыбыс толқындары энергиясы таусылғанша жалғасады және толқын диапазонында құлақтар болса, ол шынымен де естіледі.

Кішкентай алхимияда динозаврды қалай жасауға болады

Дыбыс жылдамдығы қандай?

Дыбыс жылдамдығы туралы айтатын болсақ, көптеген адамдар дыбыс толқындарының ауа арқылы таралатын жылдамдығына сілтеме жасайды. Фаренгейттің 68 градус температурасында, құрғақ ортада дыбыс жылдамдығы сағатына шамамен 767 мильді құрайды. Жылдамдық әртүрлі температурада өзгереді, сонымен қатар ауадағы газдарға байланысты өзгереді.

Жолдар заңы

Біздің эрамызға дейінгі 6 ғасырда философ, математик және лирашы Пифагор дыбыстың қалай жұмыс істейтінін зерттеуге уақыт бөлді. Аңыз бойынша, оның дыбыс бойынша жұмысы темір ұстасының шеберханасында әртүрлі өлшемді балғалардың әртүрлі реңктер жасағанын көру арқылы шабыттандырады. Оның лира жолдарының ұзындығымен тәжірибе жасау оның жиілік жолдың ұзындығына кері пропорционалды екенін ашуға шабыттандырған болуы мүмкін. Ол ішектің бірінші заңы ретінде белгілі және дыбыс толқындары туралы жазылған алғашқы жұмыстардың бірі болып табылады.

Сэр Исаак Ньютон

Сэр Исаак Ньютон дыбыс жылдамдығын алғаш жариялаған. Тринити колледжіндегі колоннада тұрып, Ньютон қолдарын соғып, дыбыс оның құлағына қанша уақыт қайта оралғанын өлшеді. Заманауи өлшеу құралдары болмаса, ол уақытты өлшеу үшін маятникке сүйенді. Оның Principia Mathematica журналында жарияланған көрсеткіші шамамен 15 пайызға төмендеді. Ньютон жасаған формуланы Пьер-Симон Лаплас жетілдірді және Ньютон-Лаплас теңдеуі деп аталады.

Оқ ату арқылы дыбыс жылдамдығын өлшеу

1700 жылдардың басында Реверенд Уильям Дарем дыбыс жылдамдығын өлшеу үшін эксперименттер жүргізді. Ол телескоппен мұнарада тұрғанда, көмекшілер жергілікті жердегі бірқатар көрнекті орындарға мылтық атқызды. Дарем оқтың жарқылын байқап, маятник арқылы дыбысты естігенше қанша уақыт кеткенін өлшеді. Ол тартылған қашықтықтарды білетіндіктен, дыбыс жылдамдығын есептеуге болады және ең ерте негізделген дәл бағалау болып саналады.

Кундт түтігімен дыбыс жылдамдығын өлшеу

Август Кундт 1866 жылы Кундт түтігін ойлап тапты. Құрылғы мөлдір түтіктен тұрады, оның құрамында аздаған ұсақ ұнтақ бар. Түтіктің бір ұшында дыбыс пайда болған кезде, ұнтақ дыбыс толқындарымен қозғалады. Ол толқын ұзындығына байланысты түтікте бірдей аралықта орналасады. Ұнтақ үйінділерінің арасындағы қашықтықты өлшеу дыбыс жылдамдығын есептеуге мүмкіндік береді. Кундт түтігін әртүрлі газдармен толтыру дыбыс жылдамдығын әртүрлі орталарда өлшеуге мүмкіндік береді.

Микрофондар арқылы дыбыс жылдамдығын өлшеу

Бүгінгі таңда дыбыс жылдамдығын өлшеудің ең қарапайым жолы - екі микрофонды пайдалану. Негізгі тұжырымдама Даремнің шолақ мылтықтарымен бірдей, бірақ секундомерлер мен жылдам жазу құрылғылары дыбыс көзі мен өлшеу құрылғысы арасындағы қашықтықты қысқартуға мүмкіндік береді. Дыбыс мылтық жарылысынан да жұмсақ болуы мүмкін.

Биіктік әсерлері

Температура дыбыс жылдамдығына ең үлкен әсер етеді. Кез келген берілген идеал газда тұрақты құрамы бар дыбыс жылдамдығы тек температураға тәуелді. Температура төмендеген сайын дыбыс баяулайды, яғни дыбыс толқындары биіктікте баяу қозғалады. Сондықтан дыбыстың жалпы жылдамдығы теңіз деңгейінде өлшенеді және белгілі бір температураға негізделген.

1111 сандары

Әртүрлі заттардағы дыбыс

Дыбыс бөлшектердің дірілінен пайда болатындықтан, оның өтуі үшін орта қажет. Бұл вакуумда дыбыс жоқ дегенді білдіреді, сонымен қатар дыбыс ауадан басқа заттар арқылы қозғала алады. Шындығында, дыбыс газдар арқылы баяу қозғалады. Ол суда төрт еседен астам, ал темір арқылы 15 есе жылдам қозғалады.

Дыбыс кедергісін бұзу

Ертедегі аэронавигациялық инженерлер дыбыс жылдамдығын еңсеру мүмкін емес тосқауыл деп есептесе де, жасанды нысандар оны алғаш рет ғасырлар бұрын бұзды. Қамшыдан естілген жарықтар дыбыстық бум болып табылады, тіпті алғашқы оқтар да дыбыс жылдамдығынан жылдамырақ жүрді. Чак Йагер 1947 жылы тегіс рейсте дыбыстан жылдам ұшатын бірінші адам болды. 2012 жылы Феликс Баумгартнер 120 000 фут биіктіктен парашютпен секірген кезде көліксіз дыбыстан да жылдам ұшқан алғашқы адам болды.