ID: 00011393
Распространение звука
Мы живём в мире звуков. Звуковые волны, различные по частоте, громкости, тембру, распространяются как в воздухе, так и в других средах - в воде, земле, горных породах и др. Звуковая волна, распространяющаяся в воздухе, является продольной: частицы среды в ней совершают колебания вдоль направления распространения волны. Смещаясь вперёд, частицы создают сжатия в волне, а смещаясь назад — разрежения.
Скорость звука в воздухе довольно сильно возрастает с температурой. Как показывает теория, скорость звука в воздухе может быть определена по формуле v = 20\sqrt{273} + t , где t - температура воздуха в градусах. Например, при 0°C скорость звука равна 330 м/с, а при +30°C скорость звука уже равна примерно 348 м/с, что на 18 м/с выше скорости звука при 0°C. При понижении температуры воздуха скорость распространения звука уменьшается.
В жидкостях и твёрдых телах распространяются как продольные волны (сжатия — разрежения), так и поперечные волны. В поперечной звуковой волне частицы среды совершают колебания перпендикулярно к направлению распространения волны. Скорость распространения звуковых волн в жидкостях и твёрдых телах значительно выше, чем в воздухе. Так, в воде звук распространяется со скоростью около 1400–1500 м/с, а в граните и мраморе — со скоростью около 4000 м/с. Как и в воздухе, скорость звука в воде возрастает с увеличением температуры. Так, для пресной воды скорость звука равна: 1410 м/с при 0°C; 1430 м/с при 5°C; 1480 м/с при 20°C.
Температура воздуха в некоторой местности понизилась зимой до −33°C.
Увеличилась или уменьшилась скорость звука по сравнению со скоростью звука при нулевой температуре, и на сколько? Ответ поясните.
Источник: ФИПИ
Скорость звука в воздухе считают по формуле v = 20\sqrt{273 + t}, где t — температура воздуха в градусах Цельсия (под корнем стоит температура по шкале Кельвина).
При нулевой температуре: v_0 = 20\sqrt{273} \approx 330 м/с.
При t = -33\,^\circC: v = 20\sqrt{273 - 33} = 20\sqrt{240} \approx 310 м/с.
Скорость стала меньше: при похолодании молекулы воздуха движутся медленнее и колебания передаются не так быстро. Разница составляет 330 - 310 = 20 м/с.
Значит, при -33\,^\circC скорость звука уменьшилась примерно на 20 м/с по сравнению со скоростью при 0\,^\circC.
Скорость звука уменьшилась по сравнению со скоростью звука при нулевой температуре на 20 м/с