Cyflymder sain: nodweddion, lluosogi a thonnau | Meteoroleg Rhwydwaith
Siawns lawer gwaith eich bod wedi gweld pan fydd storm y peth cyntaf yw bod yna olau yw'r mellt ac yna mae'r sain yn cyrraedd. Mae hyn oherwydd y Cyflymder sain. Mae gwyddonwyr wedi darganfod beth yw'r cyflymder uchaf y gall sain ei luosogi trwy'r awyr. Mewn ffiseg mae hyn yn eithaf pwysig.
Felly, rydyn ni'n mynd i gysegru'r erthygl hon i ddweud popeth sydd angen i chi ei wybod am gyflymder sain a sut mae'n lluosogi.
1 Cyflymder sain
2 Beth sy'n gadarn
2.1 Y sain mewn siaradwr
3 Cyflymder sain mewn gwahanol gyfryngau
4 Mathau o donnau lluosogi
Mae cyflymder lluosogi ton sain yn dibynnu ar nodweddion y cyfrwng y mae wedi'i lluosogi ynddo, nid ar nodweddion y don na'r grym sy'n ei chynhyrchu. Gelwir y cyflymder lluosogi tonnau sain hwn hefyd yn gyflymder sain. Yn awyrgylch y Ddaear, y tymheredd yw 20ºC, sef 343 metr yr eiliad.
Mae cyflymder sain yn amrywio yn ôl y cyfrwng lluosogi ac mae'r ffordd y mae'n lluosogi yn y cyfrwng yn helpu i ddeall rhai o nodweddion y cyfrwng trosglwyddo yn well. Pan fydd tymheredd y cyfrwng lluosogi yn newid, bydd cyflymder y sain hefyd yn newid. Mae hyn oherwydd bod cynnydd mewn tymheredd yn arwain at gynnydd yn amlder y rhyngweithio rhwng gronynnau sy'n cario dirgryniadau, sy'n trosi'n gynnydd yng nghyflymder y don.
A siarad yn gyffredinol, mae cyflymder sain mewn solidau yn uwch nag mewn hylifau ac mae cyflymder sain mewn hylifau yn uwch nag mewn nwyon. Mae hyn oherwydd po fwyaf solet, y mwyaf yw cydlyniant y bondiau atomig, sy'n ffafrio lluosogi tonnau sain.
Mae cyflymder lluosogi sain yn dibynnu'n bennaf ar hydwythedd y cyfrwng sy'n ei luosogi. Mae elastigedd yn cyfeirio at y gallu i adfer ei siâp gwreiddiol.
Beth sy'n gadarn
Mae sain yn don bwysau sy'n gallu lluosogi trwy aer trwy gywasgu ac iselder. Nid yw'r sain yr ydym yn ei gweld o'n cwmpas yn ddim mwy nag egni a gynhyrchir gan ddirgryniadau sy'n lluosogi trwy'r awyr neu unrhyw gyfrwng arall, y gellir ei dderbyn a'i glywed pan fydd yn cyrraedd y glust ddynol. Rydyn ni'n gwybod bod sain yn teithio ar ffurf tonnau.
Mae tonnau yn aflonyddwch dirgrynol yn y cyfrwng, sy'n trosglwyddo egni o un pwynt i'r llall heb gyswllt uniongyrchol rhwng y ddau bwynt hyn. Gallwn ddweud bod y don yn cael ei chynhyrchu trwy ddirgryniad gronynnau'r cyfrwng y mae'n mynd drwyddo, hynny yw, y broses lluosogi sy'n cyfateb i ddadleoliad hydredol (i gyfeiriad lluosogi) y moleciwlau aer. Mae'r ardal â dadleoliad mawr yn ymddangos yn yr ardal lle mae osgled y newid pwysau yn sero ac i'r gwrthwyneb.
Y sain mewn siaradwr
Mae aer mewn tiwb gyda siaradwr ar un pen ac ar gau yn y pen arall yn dirgrynu ar ffurf tonnau. Statig yn hydredol. Dulliau dirgrynu eich hun o diwbiau sydd â'r nodweddion hyn. Mae'n cyfateb i don sin, y mae ei thonfedd yn golygu bod pwynt osgled sero. Y nod gwacáu ar ddiwedd y siaradwr a phen caeedig y tiwb, oherwydd ni all yr aer symud yn rhydd oherwydd y siaradwr a chap y tiwb, yn y drefn honno. Yn y nodau hyn mae gennym amrywiad mwyaf o bwysau, antinode neu fol, y don sefyll.
Cyflymder sain mewn gwahanol gyfryngau
Mae cyflymder sain yn amrywio yn ôl y cyfrwng y mae'r don sain yn lluosogi ynddo. Mae hefyd yn newid gyda thymheredd y cyfrwng. Mae hyn oherwydd bod cynnydd mewn tymheredd yn achosi cynnydd yn amlder y rhyngweithio rhwng gronynnau sy'n cario dirgryniadau, ac mae cynnydd yn y gweithgaredd hwn yn cynyddu'r cyflymder.
Er enghraifft, mewn eira, gall sain deithio'n bell. Mae hyn oherwydd plygiant o dan eira, nad yw'n gyfrwng homogenaidd. Mae gan bob haen o eira dymheredd gwahanol. Mae'r lleoedd dyfnaf na all yr haul eu cyrraedd yn oerach na'r wyneb. Yn yr haenau oerach hyn yn agos at y ddaear, mae cyflymder lluosogi sain yn arafach.
A siarad yn gyffredinol, mae cyflymder sain yn fwy mewn solidau nag mewn hylifau ac yn fwy mewn hylifau nag mewn nwyon. Mae hyn oherwydd po uchaf yw cydlyniant y bondiau atomig neu foleciwlaidd, y cryfaf yw'r sylwedd. Cyflymder sain mewn aer (ar dymheredd o 20 ° C) yw 343,2 m / s.
Dewch i ni weld cyflymder sain mewn rhai cyfryngau:
Mewn aer, ar 0 ° C, mae sain yn teithio ar gyflymder o 331 m / s (ar gyfer pob gradd Celsius mae'r tymheredd yn codi, mae cyflymder y sain yn cynyddu 0,6 m / s).
Mewn dŵr (ar 25 ° C) mae'n 1593 m / s.
Mewn meinweoedd mae'n 1540 m / s.
Mewn pren mae'n 3700 m / s.
Mewn concrit mae'n 4000 m / s.
Mewn dur mae'n 6100 m / s.
Mewn alwminiwm mae'n 6400 m / s.
Mewn cadmiwm mae'n 12400 m / s.
Mae cyflymder lluosogi'r don bwysau yn bwysig iawn wrth astudio ffenomen cyseiniant casglwr injan ddwyochrog ac mae'n dibynnu ar nodweddion yr amgylchedd. Er enghraifft, ar gyfer nwyon, mae'r gymysgedd anwedd yn y maniffold cymeriant neu'r nwyon sy'n cael eu llosgi yn y manwldeb gwacáu yn dibynnu ar eu dwysedd a'u gwasgedd.
Mathau o donnau lluosogi
Mae dau fath o don: tonnau hydredol a thonnau traws.
Ton hydredol: Ton lle mae gronynnau cyfrwng yn dirgrynu o un ochr i'r llall i'r un cyfeiriad â'r don. Gall y cyfrwng fod yn solid, yn hylif neu'n nwyol. Felly, tonnau hydredol yw tonnau sain.
Ton draws: Ton lle mae'r gronynnau yn y cyfrwng yn dirgrynu i fyny ac i lawr "ar ongl sgwâr" i gyfeiriad symudiad y don. Dim ond mewn solidau a hylifau y mae'r tonnau hyn yn ymddangos, nid nwyon.
Ond cofiwch fod tonnau'n teithio i bob cyfeiriad, felly mae'n haws meddwl amdanyn nhw fel pasio trwy sffêr.