Hvad er lydens hastighed, og hvordan fandt de den?

I mange år spurgte filosoffer, 'hvis et træ falder i skoven, og ingen er der til at høre det, giver det så en lyd?' Forskere besvarede det spørgsmål og fortsatte med at finde ud af, hvor hurtigt den lyd rejste. At beregne den hastighed var ikke så simpel, som det så ud til. I modsætning til lysets hastighed er lydens hastighed ikke konstant, og forskellige variabler ændrer, hvor hurtigt den bevæger sig. Forskere holdt ud og forstår nu, hvordan lyd virker, uanset om det er stemmen fra en sopran eller et træ, der styrter til jorden.

Hvad er lyd?

Lyd er energi skabt af vibrationer. Når objekter vibrerer, får de partiklerne omkring dem til at vibrere, hvilket igen får flere partikler til at vibrere. Dette er en lydbølge. For eksempel, hvis et træ falder til jorden, skaber vibrationerne forårsaget af dets landing en lydbølge. Lydbølger fortsætter, indtil de løber tør for energi, og hvis der er ører inden for bølgens rækkevidde, kan det faktisk høres.

hvornår kommer ozark sæson 4 til netflix

Hvad er lydens hastighed?

Når man taler om lydens hastighed, refererer de fleste mennesker til den hastighed, lydbølger rejser gennem luften. Ved en temperatur på 68 grader Fahrenheit i et tørt miljø er lydens hastighed omkring 767 miles i timen. Hastigheden ændrer sig i forskellige temperaturer og varierer også afhængigt af de gasser, der er til stede i luften.

Strengeloven

I det 6. århundrede f.Kr. brugte filosoffen, matematikeren og lyristen Pythagoras tid på at undersøge, hvordan lyd fungerer. Legenden siger, at hans arbejde med lyd var inspireret af at se, hvordan hamre i forskellige størrelser skabte forskellige toner i en smedebutik. Det er mere sandsynligt, at eksperimenter med længden af ​​hans lyres strenge inspirerede hans opdagelse af, at frekvensen er omvendt proportional med længden af ​​strengen. Det er kendt som strengenes første lov og er noget af det første indspillede værk om lydbølger.

Sir Isaac Newton

Sir Isaac Newton var den første til at udgive en hastighed for lyd. Da han stod i en søjlegang i Trinity College, klappede Newton i hænderne og målte, hvor lang tid det tog for lyden at ekko tilbage til hans ører. Uden moderne måleudstyr var han afhængig af et pendul til at måle tiden. Hans tal, offentliggjort i Principia Mathematica, faldt med omkring 15 procent. Formlen Newton udviklede blev forbedret af Pierre-Simon Laplace og er kendt som Newton-Laplace-ligningen.

Måling af lydens hastighed med skud

I begyndelsen af ​​1700-tallet udførte pastor William Durham eksperimenter for at måle lydens hastighed. Mens han stod i et tårn med et teleskop, affyrede assistenter med pistoler mod en række lokale vartegn. Durham observerede glimtet fra pistolskuddet og brugte et pendul til at måle, hvor lang tid det tog for ham at høre lyden. Da han kendte de involverede afstande, kunne lydens hastighed beregnes og anses for at være det tidligste rimeligt nøjagtige skøn.

Måling af lydens hastighed med Kundts rør

August Kundt opfandt Kundts rør i 1866. Apparatet består af et gennemsigtigt rør, der indeholder en lille mængde fint pulver. Når der skabes en lyd i den ene ende af røret, flyttes pulveret af lydbølgerne. Det sætter sig med lige store intervaller i røret, afhængigt af bølgelængden. Måling af afstanden mellem bunker af pulver gør det muligt at beregne lydens hastighed. Fyldning af Kundts rør med forskellige gasser gør det muligt at måle lydens hastighed i forskellige medier.

Måling af lydens hastighed med mikrofoner

Den nemmeste måde at måle lydens hastighed på i dag er ved at bruge to mikrofoner. Grundkonceptet er det samme som Durhams haglgeværer, men stopure og hurtige optageapparater giver mulighed for en kortere afstand mellem lydkilden og måleapparatet. Lyden kan også være blødere end et haglgevær.

Effekter af højde

Temperaturen har den største effekt på lydens hastighed. I enhver given ideel gas, med konstant sammensætning, er lydens hastighed udelukkende afhængig af temperaturen. Lyden aftager, når temperaturen falder, hvilket betyder, at lydbølger bevæger sig langsommere i højere højder. Det er grunden til, at den generelle lydhastighed måles ved havoverfladen og er baseret på en bestemt temperatur.

mode til 50-årige

Lyd i forskellige stoffer

Fordi lyd skabes af partiklernes vibration, kræver det et medium at bevæge sig igennem. Det betyder, at der ikke er lyd i et vakuum, men betyder også, at lyd kan bevæge sig gennem andre stoffer end luft. Faktisk bevæger lyd sig langsomst gennem gasser. Den bevæger sig mere end fire gange hurtigere i vand og 15 gange hurtigere gennem jern.

Bryde lydmuren

Selvom tidlige luftfartsingeniører troede, at lydens hastighed var en barriere, der ville være umulig at overgå, brød menneskeskabte objekter den først for århundreder siden. Det knæk, der høres fra en bullwhip, er et lydbom, og selv tidlige kugler rejste hurtigere end lydens hastighed. Chuck Yaeger blev den første person, der fløj hurtigere end lyd i en planflyvning i 1947. I 2012 blev Felix Baumgartner den første person, der rejste hurtigere end lyd uden et køretøj, da han hoppede i faldskærm fra 120.000 fod.