Ищенко Татьяна

1. Презентация на тему: Звук, как процесс распространения малых возмущений. Скорость звука: формула, зависимость от

высоты(температуры). Число Маха как мера
проявления сжимаемости воздуха.
ВЫПОЛНИЛА ИЩЕНКО ТАТЬЯНА, СТУДЕНТ ГРУППЫ 2ПТА-23

2. Звук

Звук — это механическая волна,
представляющая собой отклонения
плотности и давления упругой
— это механическая волна, которая распространяется
материальной средыЗвук
от равновесного
состояния. В более через
узкомразличные
смысле подсреды (газ, жидкость, твердое тело) в
результате
колебаний частиц этих сред. Процесс
звуком понимают волны,
которые
распространения
способны восприниматься
органами звука можно рассматривать как
чувств человека. последовательность малых возмущений, возникающих в
результате колебаний молекул.
Звук может распространяться в
разных средах: воздухе, воде, сквозь
твёрдые материалы (металл, дерево).
Распространение звука в вакууме
невозможно

3.

Звук, как процесс распространения малых возмущений.
Звук — это механическая волна, которая распространяется через различные
среды (газ, жидкость, твердое тело) в результате колебаний частиц этих сред.
Процесс распространения звука можно рассматривать как последовательность
малых возмущений, возникающих в результате колебаний молекул.

4.

Звук, как процесс распространения малых возмущений.
Когда источник звука (например, колеблющийся объект) создает вибрации, он
заставляет соседние молекулы среды смещаться от их равновесного
положения. Это смещение вызывает изменения давления в окружающей
среде, создавая области сжатия и разрежения. Эти изменения давления и
приводят к образованию звуковых волн.

5.

Звук, как процесс распространения малых возмущений.
Основные характеристики звука:
1. Частота: Определяет высоту звука. Измеряется в
герцах (Гц) и соответствует количеству колебаний в
секунду.
2. Амплитуда: Определяет громкость звука. Чем
больше амплитуда, тем громче звук.

6.

Звук, как процесс распространения малых возмущений.
Основные характеристики звука:
3. Длина волны: Расстояние между двумя
последовательными точками одной фазы (например,
между двумя максимумами или минимумами
давления).
4. Скорость распространения: Зависит от среды, в
которой звук распространяется. Например, звук
быстрее проходит в твердых телах, чем в газах.

7.

Скорость звука.
Скорость звука — это скорость распространения упругих волн в среде: как
продольных (в газах, жидкостях или твёрдых телах), так и поперечных, сдвиговых
(в твёрдых телах). Измеряется в метрах в секунду (м/с) в системе СИ.
В разных средах скорость звука варьируется в разных средах. Некоторые примеры: В воздухе при
комнатной температуре (около 20°C) — около 343 м/с. В воде — около 1482 м/с. В твёрдых телах —
например, в стали — около 5000 м/с.

8.

Скорость звука.
Факторы:
На скорость звука влияют, например:
Температура — при увеличении
температуры скорость звука
увеличивается.
Плотность среды — в большинстве
случаев, чем плотнее среда, тем
быстрее скорость звука.
Упругость — материалы с высокой
упругостью позволяют звуку
распространяться быстрее, поскольку
они эффективно передают энергию
между частицами.
Обычно скорость звука не зависит от
частоты волны и её амплитуды, но в
тех случаях, когда скорость зависит от
частоты, говорят о дисперсии звука.
Методы измерения:
Для измерения скорости звука используют,
например:
Импульсный метод — скорость звука
находят на основе измеренной задержки,
времени, которое волна затрачивает на
прохождение расстояния.
Фазовые методы — скорость гармонической
волны находят на основе измерения фазы
волны.

9.

Скорость звука — это скорость распространения малых механических возмущений (упругих волн)
в среде. Она зависит от физических свойств среды, таких как плотность и упругость. В
зависимости от агрегатного состояния среды выражение для скорости звука уточняется.
Основное уравнение для упругих сред: v = √(E/ρ), где:
v — скорость звука;
E — модуль упругости (зависит от типа среды);
ρ — плотность среды.

10.

Скорость звука зависит от температуры (высоты) в разных средах. Это
зависит от вещества, через которое распространяется звуковая волна.
В жидкостях — скорость звука, как правило, уменьшается с ростом
температуры. Исключением является вода, в которой скорость звука при
комнатной температуре увеличивается с ростом температуры, достигает
максимума при температуре около 74°C и уменьшается с дальнейшим ростом
температуры.
В твёрдых телах — скорость звука также зависит от температуры, но более
сложным образом, поскольку зависит от других факторов, таких как
плотность и упругость материала. Например, в стали скорость звука может
достигать 5000 м/с, и изменение температуры может влиять на механические
свойства материала, что изменяет скорость звука.

11.

В воздухе — скорость звука возрастает примерно на 0,6 м/с с
каждым градусом Цельсия. Например, при 0°C звук
распространяется со скоростью 331 м/с, а при +20°C его скорость
достигает 343 м/с.

12.

Число Маха как мера проявления сжимаемости воздуха.
Число Маха (обозначается буквой M) — безразмерная величина, которая
характеризует скорость объекта, движущегося через жидкую среду (обычно
воздух), как отношение к скорости звука в этой среде.
Число Маха (M) — мера проявления сжимаемости воздуха (газа). Это безразмерная
величина, равная отношению скорости течения в данной точке газового потока к местной
скорости распространения звука в движущейся среде
Значение числа Маха:
1. Показывает степень сжимаемости потока и влияет на характер
изменения давления, температуры и плотности газа при протекании.
2. Определяет, превышает ли скорость течения газовой среды скорость
звука или нет.
3. При M → 0 газ можно считать несжимаемым, с ростом числа Маха
влияние сжимаемости возрастает.

13.

Пример проявления сжимаемости воздуха в полёте:
1. При малых скоростях полёта возмущения, вызванные движением самолёта,
значительно его опережают, воздух успевает раздвинуться, сжатие при этом
незначительно.
2. При больших скоростях полёта созданные самолетом возмущения не могут
значительно его опередить, резкое столкновение самолёта с невозмущённой
средой вызывает сильное сжатие воздуха.

14.

Формула:
M = v / a, где:
v — скорость потока;
a — местная скорость звука.
Важно: скорость звука не является постоянной величиной — в газе она увеличивается
пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры. Поэтому число
Маха может быть одинаковым при различных реальных скоростях относительно среды
при различных условиях.
Единицы измерения:
Число Маха — безразмерная величина. Однако для понимания его порядка во многих
источниках число Маха иногда приводят в единицы системы СИ, например, в
километрах в час. Например, 1 Мах равен 1 199 км/ч или 333 м/с.
Важно: такие величины достигаются при нормальном атмосферном давлении и
нулевой температуре и влажности у поверхности земли. Поскольку давление,
температура и влажность изменяются на разной высоте от земли, то изменяется и
скорость звука.

15.

Применение:
Число Маха используется в аэродинамике и газовой динамике для описания
сжимаемых потоков.
Некоторые области применения:
1. Определение режимов движения воздуха около летательных аппаратов —
например, сверхзвуковое или дозвуковое.
2. Учёт в двигателестроении — число Маха учитывают для оптимизации работы
турбореактивных и ракетных двигателей, а также при проектировании
сверхзвуковых транспортных средств и оружия.
3. Моделирование явлений с большими скоростями ветра — число Маха
помогает моделировать явления, связанные с большими скоростями ветра.
Важно: число Маха непостоянно — оно зависит от состояния среды, которое, в
свою очередь, зависит от давления и температуры.