Garso parametrai: greitis, stipris, aukštis. Garso greitis priklauso nuo terpės, kuria sklinda garsas, temperatūros bei slėgio. Mechaninei bangai pereinant iš vienos terpės į kitą , keičiasi jos sklidimo greitis ir ilgis, o dažnis lieka pastovus.
Kas lemia garso greitį ore
Tad kuo mažiau spūdi yra terpė (kuo sunkiau jos tūrį pakeisti spaudimo būdu), tuo greičiau per ją keliauja garsas. Pavyzdžiui, vandens molekulės yra susipakavusios tankiau nei oro. Greičiausiai jis sklinda kietaisiais kūnais, lėčiau - skysčiais, lėčiausiai - dujomis. Kietame kūne - pavyzdžiui, deimante - garsas gali sklisti dar greičiau.
Garso greitis ore: skaičiai ir temperatūros įtaka
Jau žinome, kad normaliomis sąlygomis garso greitis yra 332 m/s. Garso greitis priklauso nuo terpės, kuria sklinda garsas, temperatūros bei slėgio. Iš dalies dėl to banginiai vandenyne gali tarpusavyje bendrauti tokiais dideliais atstumais.
Praktiniai skaičiavimai - žaibo atstumas
Pamačius žaibo blykstę, reikia skaičiuoti sekundes iki bus išgirstas garsas Pvz. 9s 332 x 9 = ~ 3000m arba 3 km.
Garso greitis įvairiose terpėse
Greičiausiai jis sklinda kietaisiais kūnais, lėčiau - skysčiais, lėčiausiai - dujomis. Garso greitis vandenyje 1435 m/s, garso greitis ore 340 m/s. Kiek kartų pakinta perėjusios iš oro į vandenį garso bangos ilgis? 1435/340=~4,2(karto) Ats: 4,2 karto.
Taip pat skaitykite: Reakcijos greitis fotosintezėje
Viršutinė teorinė garso greičio riba
Išmatuoti garso greitį kiekvienoje egzistuoti galinčioje terpėje praktiškai nėra įmanoma. Tačiau mokslininkai sugebėjo viršutinę garso greičio ribą nustatyti remiantis fundamentaliosiomis konstantomis - universaliais parametrais, kurie padeda mums suprasti Visatos veikimą lemiančius fizikos dėsnius. Viršutinė teorinė garso greičio riba yra.... 36 kilometrai per sekundę. Arba maždaug dukart greičiau, nei garsas geba judėti deimantu.
Norint apskaičiuoti viršutinę teorinę garso greičio ribą, Londono Karalienės Marijos universiteto (JK) mokslininkai, kartu su Kembridžo universiteto mokslininkais ir Aukšto slėgio fizikos instituto (Rusija) specialistais nustatė šios ribos priklausomybę nuo dviejų fundamentaliųjų konstantų. Tai yra smulkiųjų struktūrų konstanta, charakterizuojanti elektromagnetinės sąveikos tarp elementariųjų krūvį turinčių dalelių stiprumą ir protono/elektrono masės santykį (protono masę ramybės būsenoje padalintą iš elektrono masės ramybės būsenoje).
„Mes parodėme, kad paprasta smulkiųjų struktūrų konstantos ir protono/elektrono masių santykio kombinacija sudaro dar vieną bedimensinį dydį, kuris pasižymi netikėta ir specifine reikšme kondensuotų fazių savybei - greičiui, kuriuo bangos keliauja skysčiuose ir kietuosiuose kūnuose, arba garso greičiui“, - teigiama straipsnyje.
Eksperimentiniai patikrinimai ir prognozės
Norėdami patikrinti savo lygties teisingumą, mokslininkai eksperimentiškai išmatavo garso greitį dideliame kiekyje vieno elemento kietųjų kūnų ir skysčių. Gauti matavimo rezultatai sutapo su jų lygties prognozėmis. Viena specifinė šios mokslininkų grupės prognozė - kad garso greitis turėtų mažėti augant terpę sudarančių atomų masei.
Pagal šią prognozę greičiausiai garsas turėtų sklisti per kietą atominį vandenilį - būseną, kuri gali egzistuoti tik milžiniškame slėgyje, kuris Žemės slėgį jūros lygyje viršija maždaug milijoną kartų (100 gigapaskalių). Gauti tokios medžiagos mėginį ir panaudoti jį eksperimentiniam viršutinės garso ribos nustatymui būtų be galo sudėtinga, todėl mokslininkai rėmėsi skaičiavimais, kurių pagrindas buvo kietojo atominio vandenilio savybės tarp 250 ir 1000 gigapaskalių. Nustatyta, kad skaičiavimo rezultatai atitiko prognozes.
Taip pat skaitykite: Stabdymo kelio veiksniai
Garso ir šviesos greičio palyginimas
Ir garsas, ir šviesa keliauja bangų pavidalu, tačiau jų prigimtis yra visiškai kitokia. Regimoji šviesa ir apskritai bet kokie - radijo, mikrobangų, infraraudonieji, ultravioletiniai, rentgeno ar gama - spinduliai yra elektromagnetinės bangos (spinduliuotė). Vakuume tokių svyravimų sudaroma banga geba keliauti maksimaliu 300 000 km/s greičiu. Įvairiose terpėse - vandenyje, atmosferoje ar panašiai - šviesos greitis mažėja.
Garso stipris ir jo matavimas
Klausos organais suvokiamo garso stiprio pojūtis apibūdinamas garsiu. Jis matuojamas belais, bet praktikoje mes naudojame dešimt kartų mažesnį decibelą.
Garso aukštis (tono suvokimas)
Žmogus girdi garsus, kurių dažnis yra nuo 16Hz iki 20000Hz. Aukštis išliko toks pats, nes dažnis nekito. 2) Aukštis kito, nes dažnis keitėsi. 1) Garso garsis kito, nes keitėsi amplitudė. 2) Garso garsis išliko pastovus, nes amplitudė nekito.
Garso įtaka žmogui ir oro sąlygų reikšmė
Skirtingi garsai daro skirtinga poveikį žmogui. Kardinalūs oro sąlygų pokyčiai per gana trumpą laiką neišvengiamai veikia mūsų sveikatą. Visiems žinomas faktas, jog, keičiantis meteorologinėms sąlygoms, tenka dažniau kviesti greitąją medicinos pagalbą, padaugėja norinčiųjų patekti pas savo šeimos gydytoją.
Remiantis specialistų surinktais statistiniais duomenimis, 10 proc. priklausomybės nuo oro sąlygų atvejų yra paveldimi (dažniausiai tam įtakos turi motinos linijos genai), 40 proc. atvejų susiję su rimtomis kraujagyslių ir širdies ligomis, o likę 50 proc. atvejų - gyvenant sukauptų sveikatos problemų rezultatas (nuo antsvorio iki lūžių). Staigus atšalimas - ne į naudą. Medikai įspėja, jog staigus oro atšalimas daugiau nei 12 laipsnių pagal Celsijų (per 12-os valandų laikotarpį) gali sukelti rimtų sveikatos problemų.
Taip pat skaitykite: Kaip įveikti priklausomybę nuo greičio
Kam derėtų nerimauti pirmiausia?
Tiems, kurie serga galvos smegenų ir širdies kraujagyslių ligomis, taip pat žmonėms, patyrusiems insultą ar infarktą. Gydytojai tokiems pacientams rekomenduoja iki minimumo sumažinti fizinį krūvį, vartoti mažiau druskos ir visada po ranka turėtų savo receptinius vaistus.
Klausimai ir užduotys
- Kiek sekundžių reikia skaičiuoti pamačius žaibo blykstę, jei garsas atkeliauja per 3 km? (Pvz. 9s 332 x 9 = ~ 3000m arba 3 km.)
- Kiek kartų pakinta garso bangos ilgis perėjus iš oro į vandenį? (1435/340=~4,2)
- Kokios yra garso bangos paskirtos žmonių klausai ribos? (16Hz-20000Hz)
- Kaip temperatūra ir slėgis įtakoja garso greitį ore?
Naudinga lentelė: garso greitis skirtingose terpėse
| Terpė | Garso greitis (maždaug) |
|---|---|
| Oro (normaliomis sąlygomis) | ~332 m/s |
| Vandenynas (vanduo) | ~1435 m/s |
| Kietieji kūnai (pvz., deimantas) | daug didesnis nei skystuose ar dujinėse terpėse |
tags: #garso #greicio #priklausomybe #nuo #temperaturos