Скорость звука. Звуковые эффекты в природе и технике

Видео: Гиперскорость - скорость,превышающая скорость звука в десятки раз

Для изучения окружающего нас мира человек получил в подарок от природы способность слышать. Благодаря этому мы обладаем возможностью наслаждаться трелью птиц и музыкальными произведениями, получать сигналы-предупреждения об опасности и общаться между собой.

Рассматривая природу звука, физики дали ответ, что мы имеем дело с механическими волнами. Для их распространения необходимо наличие упругой среды. Ответ на вопрос о том, какова скорость звука в вакууме для идеальных условий (полное отсутствие вещества) напрашивается сам собой. В вакууме он распространяться не может. Скорость звука, соответственно, приравнивается к нулю. Но это не значит, что в комическом пространстве отсутствуют акустические явления. Некоторые имеют вполне объяснимую природу и связаны непосредственно с освоением просторов космоса человеком. Гул моторов в кораблях, звуковые вибрации внутри космических челноков. А некоторым явлениям ещё предстоит найти объяснение, к примеру, таким, как звуки, сопровождающие космические свечения, или низкочастотные «следы» космических кораблей.

В различных условиях скорость звука имеет определённые опытным путём величины. На его распространение влияет наличие препятствий. Учитывая то, что мы имеем дело с механическими волнами, можем проследить, как звук огибает эти препятствия. Это явление в отношении волн называется дифракцией. Низкие волны лучше поддаются ей, чем высокие. Хор, повернувший за угол, сначала «теряет» высокие голоса, а затем становится не слышно певцов с низким тембром.

О влиянии звуковых волн на здоровье человека задумывались ещё задолго до открытия инфразвука. С помощью генератора неслышных звуковых частот можно воздействовать на настроение большого скопления народа. Так, физику из Америки Роберту Вуду приписывают довольно необычный эксперимент. Он пронёс в театр инфразвуковой генератор, включил его и стал свидетелем того, как всех зрителей охватила необычная нервозность и беспокойство.

Даже такому феномену, как появление «летучих голландцев» – кораблей с погибшей командой, пытаются дать объяснение влиянием инфразвуковых частот, генерируемых морской пучиной во время шторма.

Видео: Sounds like Overwatch | haveluckgoodfun

Учитывая природу распространения звуковых волн, можно сделать вывод, что скорость звука в различной среде имеет различную величину. Было замечено, что звук распространяется в газах с неодинаковой скоростью. При этом на данный показатель не оказывает влияние плотность газов, он зависит от массы молекул.

В жидкостях звук распространяется ещё быстрее. Вот только человеческое ухо плохо различает его в подобной среде. Звуковая волна, распространяемая в воде, практически полностью отражается от барабанной перепонки. Но еще Леонардо да Винчи нашёл оригинальный способ слушать подводные звуки. Для этого он предложил использовать опущенное в воду весло. Если сравнивать скорость звука в воздухе (331 м/с) и в воде (1435 м/с), то можно проследить явное преимущество более плотной среды для его распространения.

Твердые тела бьют все рекорды. Скорость распространения звука в них может достигать 5000 м/с. Интересный опыт можно проделать с обыкновенным рельсом, приложив к нему ухо. Если кто-то вдалеке ударит по нему молотком, то мы сможем отчётливо расслышать два удара. Первый – это звуковая информация, полученная путём распространения по металлу, а второй – волна, прибывшая по воздуху.

Для огромного количества физических явлений скорость звука является своеобразным эталоном, отправной точкой для сравнения. Современные истребители считают величайшим достижением свои сверхзвуковые способности. Измеряя время прохождения определённого участка звуковой волной, можно определять расстояние с достаточно высокой точностью.

Использование звуковых эффектов в различных сферах человеческой деятельности поражает своим многообразием.