Скорост на звука
Появява се струйка на фона на облаци черен дим
бяла пара. След малко се чува изсвирване. Това е машинистът, който сигнализира за приближаването на влака.
Мракът на нощта е пронизан от огнена светкавица, след няколко секунди се чува звук на артилерийско оръдие.
Наблюдавайте дърводелец по време на работа отдалеч. Лесно ще забележите, че когато дърводелецът вдигне брадвата за следващия удар по дървото, звукът се чува само от първия удар.
Всичко това ни убеждава, че светлината и звукът се разпространяват с различна скорост. Светлината изпреварва звука и затова първо виждаме, а после чуваме. Скоростта на светлината е най-високата скорост в природата: тя е равна на 300 милиона метра в секунда. Скоростта на звука във въздуха е само около 340 метра в секунда, тоест 900 хиляди пъти по-малко.
Интересно е да се отбележи, че скоростта на куршума, излизащ от дулото на пушката, е почти три пъти по-голяма от скоростта на звука. Когато куршумът лети по права линия, тоест по същия път като звука, той изпреварва звука от изстрела. В този случай звукът не може да служи като предупреждение. Друго нещо при стрелба от гаубици или минохвъргачки. Тук снарядът лети в крива (с голям ъгъл на издигане); по този начин пътят му до целта се удължава и звукът от изстрела може да изпревари снаряда.
Движението на звукова вълна може да се проследи дори с поглед! Представете си, че има дълга колона от хора с оркестър отпред. Всички се движат в ритъма на музиката. Но ако погледнете отстрани, лесно можете да видите, че последните редове не съответстват на първите.
Това е така, защото звукът на оркестъра достига по-късно до задните редове.
Но скоростта на звука не е постоянна. Дори в една и съща субстанция, тя не винаги е еднаква. И така, във въздуха при двадесет градуса студ звукът се разпространява на 318 метравторо, а при 20 градуса по Целзий - 342,5 метра. Звукът също се разпространява с различни скорости в различни твърди тела и течности.
Ориз. 10. Измерване на скоростта на звука във вода. Човекът, който седи в тази лодка, предава звука
Скоростта на звука във водата е измерена за първи път през 1827 г. От страната на една лодка е спусната на въже във водата камбана (фиг. 10). Втората лодка беше на разстояние 13 847 метра от първата (фиг. 11). В този момент, когато чукът удари камбаната на първата лодка, върху нея едновременно се появи барутен блясък. На втората лодка човек наблюдава момента на светкавицата и отбелязва момента на пристигането на звука от камбаната. По този начин било изчислено времето, за което звуковата вълна измина разстоянието между лодките по водата. Оказа се, че скоростта на звука във вода е четири пъти по-голяма от тази във въздуха. Звукът изминава 1435 метра във вода за една секунда.
В повечето твърди вещества скоростта на звука е дори по-висока. Например в дърво достига 4800 метра, в стомана - 5000 метра, в стъкло - 5600 метра в секунда.
Ориз. 11. Измерване на скоростта на звука във вода. Тук човек възприема звука
Звуци с различна височина се разпространяват в едно и също вещество с еднаква скорост. Ако това не беше така, тогава би било невъзможно да се слуша музика отдалеч. Някои звуци биха изпреварили други и вместо хармонична мелодия, далеч от оркестъра, ще се чуе просто шум.
Някои племена, като племената от екваториална Африка, все още директно използват звука като средство за комуникация. За тази цел най-често се използват специални барабани. Чути на едно място, условните звукови сигнали се предават незабавно
по-нататък. По този начин много скоро цялото племе се уведомява за всяко събитие.
Този метод обаче изисквамного време. Нека изчислим например с каква скорост може да се предава звуков сигнал от Москва до Ленинград. Разстоянието между тези градове е 640 километра. Ще приемем, че звукът във въздуха изминава 340 метра за една секунда.
Ако можехме да викаме толкова силно, че звукът от Москва да стигне до Ленинград, щяха да ни чуят след 31 минути. Но звукът бързо отслабва с разстоянието и скоро става нечуваем. За да се предаде звук на такова голямо разстояние, той трябва да бъде възпроизведен по пътя с нова сила, докато се разпада. За да направите това, хората трябва да бъдат поставени на определено разстояние един от друг. Всеки от тях, след като чуе сигнала на съсед, който стои по-близо до Москва, трябва незабавно да го предаде на съсед в посока Ленинград. Ясно е, че такова предаване ще отнеме много повече от половин час.
Представете си двама души, единият от които слуша концерт в залата на Московската консерватория, а другият е у дома, по радиото, някъде в Далечния изток. Кой от тях пръв ще чуе музиката?
Ако първият се намира на 15-20 метра от оркестъра, тогава звуците ще достигнат до него по въздуха за приблизително 0,05 секунди.
Същите тези звуци, предадени през микрофон на радиостанция и след това в космоса с помощта на радиовълни, ще се втурват със скорост от 300 хиляди километра в секунда и след 0,05 части от секундата ще бъдат някъде в Тихия океан или Америка. Те ще стигнат до нашия слушател за около половината от посоченото време. И се оказва, че човек, който слуша радио на разстояние 7-8 хиляди километра, чува звуците на музиката с 0,02-0,03 части от секундата по-рано от човек в концертна зала!