Методические рекомендации для лабораторных занятий по изучению раздела общей физики "Механика". Филимонова Л.В - 63 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ЕГУ им. Бунина | Елец

Составители: 

Рубрика: 

63
Скорость звука как волны.
Звуковые волны имеют частоты в пределах 16-20 000 Гц. Источни-
ком звука может быть всякое тело, колеблющееся в упругой среде со зву-
ковой частотой.
В истории развития физических знаний известны различные форму-
лы, по которым определялась в разные времена скорость звука
v :
1) формула Ньютона
ρ
P
v =
(6) – выводится в предположении,
что процесс распространения звука в газе можно считать изотермическим;
здесь
P
- давление газа,
ρ
- плотность газа; ее результаты расходятся с
экспериментом.
2) формула Лапласа
ρ
γ
P
v =
(7) или
M
RT
v
γ
= , где
v
p
c
c
=
γ
- термодинамический коэффициент, равный отношению удельных
теплоемкостей газа; формула выводится на основе утверждения, что про-
цесс распространение акустических волн является адиабатическим;
фор-
мула (7) соответствует опытным данным.
Т.к. плотность газа зависит от температуры:
t
⋅+
=
α
ρρ
1
1
0
, где
0
ρ
- плотность газа при 0
0
С, t – температура в
0
С,
α
- коэффициент рас-
ширения газа (
004,0
=
α
), следовательно,
tvt
P
v
t
004,01)1(
0
0
+=+=
α
ρ
γ
(8).
При 0
0
С скорость звука в воздухе
0
v
=331,5 м/с.
Что же представляет собой скорость звука? Скорость звука есть ско-
рость распространения упругих колебаний в среде – твердой, жидкой или
газообразной.
Пусть резким движением поршня в трубе вы создали уплотненный
слой воздуха. А потом вернули поршень в первоначальное положение. По-
                                      63


                  Скорость звука как волны.
      Звуковые волны имеют частоты в пределах 16-20 000 Гц. Источни-
ком звука может быть всякое тело, колеблющееся в упругой среде со зву-
ковой частотой.
      В истории развития физических знаний известны различные форму-
лы, по которым определялась в разные времена скорость звука v :
                                      P
       1) формула Ньютона     v=           (6) – выводится в предположении,
                                      ρ
что процесс распространения звука в газе можно считать изотермическим;
здесь P - давление газа,   ρ - плотность газа; ее результаты расходятся с
экспериментом.
                                           P
       2) формула Лапласа          v= γ          (7) или v =       γ RT , где
                                           ρ                         M
      cp
γ =        - термодинамический коэффициент, равный отношению удельных
      cv
теплоемкостей газа; формула выводится на основе утверждения, что про-
цесс распространение акустических волн является адиабатическим; фор-
мула (7) соответствует опытным данным.
                                                                    1
       Т.к. плотность газа зависит от температуры:     ρ = ρ0            , где
                                                                1+α ⋅t
ρ 0 - плотность газа при 00С, t – температура в 0С, α - коэффициент рас-
ширения газа ( α = 0,004 ), следовательно,
                             P
                    vt = γ        (1 + αt ) = v0 1 + 0,004t (8).
                             ρ0
      При 00С скорость звука в воздухе v0 =331,5    м/с.
    Что же представляет собой скорость звука? Скорость звука есть ско-
рость распространения упругих колебаний в среде – твердой, жидкой или
газообразной.
    Пусть резким движением поршня в трубе вы создали уплотненный
слой воздуха. А потом вернули поршень в первоначальное положение. По-

Страницы