Швидкість звуку в воді

Відео: Реактивні літаки долають звуковий бар`єр

Звук - одна зі складових нашого життя, і людина чує його всюди. Щоб більш детально розглянути це явище, спочатку треба розібратися з самим поняттям. Для цього треба звернутися до енциклопедії, де написано, що «звук - це пружні хвилі, що поширюються в будь-якої пружною середовищі і створюють в ній механічні коливання». Говорячи більш простою мовою - це чутні коливання в якому-небудь середовищі. Від того, яка вона, і залежать основні характеристики звуку. В першу чергу - швидкість розповсюдження, наприклад, швидкість звуку у воді відрізняється від іншого середовища.

Будь-який звуковий аналог має певні властивості (фізичними особливостями) і якостями (відображення цих ознак в людських відчуттях). Наприклад, тривалість-тривалість, частота-висота, склад-тембр і так далі.

Швидкість звуку в воді значно вище, ніж, припустимо, в повітрі. Отже, поширюється він швидше і набагато далі чути. Відбувається таке через високу молекулярної щільності водного середовища. Вона в 800 разів щільніше, ніж повітря і сталь. Звідси випливає, що поширення звуку в чому залежить від середовища. Звернемося до конкретних цифр. Так, швидкість звуку у воді дорівнює 1430м / с, в повітрі - 331,5м / с.

Низькочастотний звук, наприклад, шум, який виробляє працює судновий двигун, завжди чується дещо раніше, ніж судно з`являється в зоні видимості. Його швидкість залежить від кількох речей. Якщо температура води підвищується, то, природно, підвищується швидкість звуку в воді. Те ж саме відбувається зі збільшенням солоності води і тиску, яке зростає із збільшенням глибини водного простору. Особливу роль на швидкість може надати таке явище, як термокліни. Це такі місця, в яких зустрічаються різної температури шари води.

Також в таких місцях різна щільність води (Через різницю в температурний режим). І коли хвилі звуку проходять через такі разноплотние шари, вони втрачають більшу частину своєї сили. Зіткнувшись з термоклином, звукова хвиля частково, а іноді і повністю, відбивається (ступінь відображення залежить від рогу, під яким падає звук), після чого, по інший бік цього місця, утворюється тіньова зона. Якщо розглянути приклад, коли звуковий джерело розташовується в водному просторі вище термокліна, то вже нижче почути взагалі щось буде не те що складно, а практично неможливо.

Відео: Speed of sound - Physics in experiments

Звукові коливання, які видаються над поверхнею, в самій воді ніколи не чути. І, навпаки відбувається, коли джерело шуму під водним шаром: над ним він не звучить. Яскравий тому приклад - сучасні дайвери. Їх слух сильно знижується через те, що вода впливає на барабанні перетинки, а висока швидкість звуку у воді знижує якість визначення напрямку, звідки той рухається. Цим самим притупляється стереофонічна здатність сприйняття звуку.

Під шаром води звукові хвилі надходять в людське вухо найбільше через кістки черепної коробки голови, а не як в атмосфері, через барабанні перетинки. Результатом такого процесу стає його сприйняття одночасно обома вухами. Мозок людини неспроможний в цей час розрізнити місця, звідки надходять сигнали, і в якої інтенсивності. Підсумком стає появу свідомості, що звук як би нокаутувати з усіх боків одночасно, хоча це далеко не так.

Відео: Галілео. Експеримент. Звук в вакуумі

Крім описаного вище, звукові хвилі у водному просторі мають такі якості, як поглинання, розбіжність і розсіювання. Перше - коли сила звуку в солоній воді поступово сходить нанівець за рахунок тертя водного середовища і знаходяться в ній солей. Розбіжність проявляється у видаленні звуку від його джерела. Він ніби розчиняється в просторі як світло, і в підсумку його інтенсивність значно падає. А пропадають коливання зовсім через розсіювання на усіляких перешкоди, неоднородностях середовища.