會跳躍的聲音

科學小故事,作者未知。 講述的是1921年在莫斯科發生的軼事。本文意在激發人們對科學的興趣。引發讀者思考,去揭開這一科學依據。

事件

1921年5月9日,莫斯科近郊發生了一次大爆炸.距爆炸地點70千米範圍內,人們清楚地聽到了隆隆的爆炸聲,但是從半徑70~160千米範圍內卻什麼聲音也聽不到.奇怪的是,從半徑160~300千米的範圍內,人們又聽到了爆炸的轟鳴聲.

聲音在空氣中的傳播速度與氣溫有關.氣溫高,聲速大;氣溫低,聲速小.地面上方不同高處的氣溫不同,聲速也不同,聲音在空氣中向前傳播總喜歡揀溫度低的道路走,當遇到溫度高的空氣時,聲音便偏向到溫度低的空氣中去(圖1).這就像一列小孩和一列大人組成的佇列,小孩和大人手挽手以相同節奏向前行進,由於小孩的步距小於大人的步距,結果整個隊伍前進的方向便偏向小孩一側.
如果一個地區的氣溫變化比較複雜,這裡溫度高,那裡溫度低,聲音經過的時候,就會一會兒拐向高空,一會兒又拐向地面.這樣上上下下。

傳播

聲音的傳播需要物質,物理學中把這樣的物質叫做介質,這個介質可以是空氣,水,固體.當然在真空中,聲音不能傳播。聲音在不同的介質中傳播的速度也是不同的。聲音的傳播速度跟介質的反抗平衡力有關,反抗平衡力就是當物質的某個分子偏離其平衡位置時,其周圍的分子就要把它擠回到平衡位置上,而反抗平衡力越大,聲音就傳播的越快。水的反抗平衡力要比空氣的大,而鐵的反抗平衡力又比水的大。

聲音的傳播也與溫度和阻力有關。

聲音還會因外界物質的阻擋而發生折射,例如人面對群山呼喊,就可以聽得到自己的回聲。另一個以折射為例:晚上的聲音傳播的要比白天遠,是因為白天聲音在傳播的過程中,遇到了上升的熱空氣,從而把聲音快速折射到了空中;晚上冷空氣下降,聲音會沉著地錶慢慢的傳播,不容易發生折射。

介質速度介質速度
空氣(15℃)340m/s空氣(25℃)346m/s
水(常溫)1500m/s海水(25℃)1530m/s
鋼鐵5200m/s3160m/s
軟木500m/s松木3320m/s
尼龍2600m/s水泥4800m/s

聲音在空氣中的傳播速度還與壓強和溫度有關。

聲音在空氣中的速度隨溫度的變化而變化,溫度每上升/下降5℃,聲音的速度上升/下降3m/s。

聲音的傳播最關鍵的因素是要有介質,介質指的是所有固體,液體和氣體,這是聲音能傳播的前提。所以,真空不能傳聲。物理參量有聲源離觀察者的距離,聲源的震動頻率,傳播介質有關。

聲音的傳播速度隨物質的堅韌性的增大而增加,物質的密度減小而減少.如:聲音在凍的傳播速度比聲音在水的傳播速度快.凍的堅韌性比水的堅韌性強,但是水的密度大於冰.這減少了聲音在水與凍的傳播速度的差距.格式可寫為:

c=ρ*C

c:聲速

C:堅韌性(coefficient of stiffness)

ρ:密度

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們