Wat is die spoed van klank en hoe het hulle dit gevind?

Wat is die spoed van klank en hoe het hulle dit gevind?

Watter Film Om Te Sien?
 
Wat is die spoed van klank en hoe het hulle dit gevind?

Vir baie jare het filosowe gevra: 'as 'n boom in die woud val en niemand is daar om dit te hoor nie, maak dit 'n geluid?' Wetenskaplikes het daardie vraag beantwoord en voortgegaan om uit te vind hoe vinnig daardie klank beweeg het. Om daardie spoed te bereken was nie so eenvoudig soos dit gelyk het nie. Anders as die spoed van lig, is die spoed van klank nie konstant nie, en verskillende veranderlikes verander hoe vinnig dit beweeg. Wetenskaplikes het volhard en verstaan ​​nou hoe klank werk, of dit nou die stem van 'n sopraan is of 'n boom wat op die grond neerstort.





Wat is klank?

in-toekoms / Getty Images

Klank is energie wat deur vibrasies geskep word. Wanneer voorwerpe vibreer, veroorsaak dit dat die deeltjies rondom hulle vibreer, wat weer meer deeltjies laat vibreer. Dit is 'n klankgolf. Byvoorbeeld, as 'n boom op die grond val, skep die vibrasies wat deur sy landing veroorsaak word, 'n klankgolf. Klankgolwe hou aan totdat hulle energie opraak en as daar ore binne die omvang van die golf is, kan dit inderdaad gehoor word.



playstation plus gratis speletjies Januarie 2021

Wat is die spoed van klank?

grafiek

Wanneer daar oor die spoed van klank gepraat word, verwys die meeste mense na die spoed van klankgolwe wat deur die lug beweeg. By 'n temperatuur van 68 grade Fahrenheit, in 'n droë omgewing, is die spoed van klank ongeveer 767 myl per uur. Die spoed verander in verskillende temperature en wissel ook na gelang van die gasse wat in die lug teenwoordig is.



Die wet van snare

Standbeeld van Pythagoras (Pythagoras) in Rome, Italië

In die 6de eeu v.C. het filosoof, wiskundige en lierspeler, Pythagoras, tyd spandeer om die manier waarop klank werk te ondersoek. Volgens legende is sy werk oor klank geïnspireer deur te sien hoe verskillende grootte hamers verskillende kleure in 'n smid se winkel skep. Dit is meer waarskynlik dat eksperimentering met die lengte van sy lier se snare sy ontdekking geïnspireer het dat frekwensie omgekeerd eweredig is aan die lengte van die tou. Dit staan ​​bekend as die eerste wet van snare en is van die eerste opgeneemde werke oor klankgolwe.

Sir Isaac Newton

TonyBaggett / Getty Images

Sir Isaac Newton was die eerste wat 'n spoed vir klank gepubliseer het. Terwyl hy in 'n kolonnade in Trinity College gestaan ​​het, het Newton sy hande geklap en gemeet hoe lank dit geneem het vir die klank om terug na sy ore te eggo. Sonder moderne meettoerusting het hy op 'n pendulum staatgemaak om tyd te meet. Sy syfer, gepubliseer in Principia Mathematica, was met ongeveer 15 persent af. Die formule wat Newton ontwikkel het, is deur Pierre-Simon Laplace verbeter en staan ​​bekend as die Newton-Laplace-vergelyking.



Meet die spoed van klank met geweerskote

Geweerskoot linksdraai padteken

In die vroeë 1700's het eerwaarde William Durham eksperimente uitgevoer om die spoed van klank te meet. Terwyl hy in 'n toring met 'n teleskoop gestaan ​​het, het assistente gewere op 'n aantal plaaslike landmerke afgevuur. Durham het die flits van die geweerskoot waargeneem en 'n slinger gebruik om te meet hoe lank dit vir hom geneem het om die geluid te hoor. Aangesien hy die betrokke afstande geken het, kon die spoed van klank bereken word en word beskou as die vroegste redelik akkurate skatting.

Meet die spoed van klank met Kundt se buis

pixalot / Getty Images

August Kundt het Kundt se buis uitgevind in 1866. Die apparaat bestaan ​​uit 'n deursigtige buis wat 'n klein hoeveelheid fyn poeier bevat. Wanneer 'n klank aan die een kant van die buis geskep word, word die poeier deur die klankgolwe beweeg. Dit vestig op eweredige intervalle in die buis, afhangende van die golflengte. Deur die afstand tussen hope poeier te meet, kan die spoed van klank bereken word. Deur Kundt se buis met verskillende gasse te vul, kan die spoed van klank in verskillende mediums gemeet word.

Meet die spoed van klank met mikrofone

Mikrofone met staander, naby

Die eenvoudigste manier om vandag die spoed van klank te meet, is deur twee mikrofone te gebruik. Die basiese konsep is dieselfde as Durham se haelgewere, maar stophorlosies en vinnige opname-toestelle maak voorsiening vir 'n korter afstand tussen die klankbron en die meettoestel. Die klank kan ook sagter wees as 'n haelgeweerontploffing.



Effekte van Hoogte

lzf / Getty Images

Temperatuur het die grootste effek op die spoed van klank. In enige gegewe ideale gas, met konstante samestelling, is die spoed van klank uitsluitlik afhanklik van temperatuur. Die klank vertraag soos temperature daal, wat beteken dat klankgolwe stadiger op hoër hoogtes beweeg. Dit is hoekom die algemene spoed van klank op seevlak gemeet word en op 'n spesifieke temperatuur gebaseer is.

boor 'n gestroopte skroef uit

Klank in verskillende stowwe

THEPALMER / Getty Images

Omdat klank geskep word deur die vibrasie van deeltjies, vereis dit 'n medium om deur te beweeg. Dit beteken dat daar geen klank in 'n vakuum is nie, maar beteken ook dat klank deur ander stowwe as lug kan beweeg. Trouens, klank beweeg die stadigste deur gasse. Dit beweeg meer as vier keer vinniger in water en 15 keer vinniger deur yster.

Breek die klankgrens

vtwinpixel / Getty Images

Alhoewel vroeë lugvaartingenieurs geglo het dat die spoed van klank 'n versperring is wat onmoontlik sou wees om te oortref, het mensgemaakte voorwerpe dit eers eeue gelede gebreek. Die kraak wat van 'n bulsweep gehoor word, is 'n soniese oplewing, en selfs vroeë koeëls het vinniger gereis as die spoed van klank. Chuck Yaeger het die eerste persoon geword wat vinniger as klank in 'n gelykvlug gevlieg het in 1947. In 2012 het Felix Baumgartner die eerste persoon geword wat vinniger as klank sonder 'n voertuig gereis het toe hy van 120 000 voet valskerm gespring het.