Почему звук в воде в 4 раза быстрее, чем в воздухе — и где он ускоряется в 17 раз

Задумывались ли вы когда-нибудь, что скорость звука зависит от среды, в которой он распространяется. И разница скоростей вас поразит! Когда вы погружаете голову под воду, кажется, что мир замирает. Звуки становятся глухими, далекими, как будто кто-то резко убавил громкость. Но вот парадокс — на самом деле звук в воде распространяется в 4 раза быстрее, чем в воздухе, а в стали и вовсе в 17 раз быстрее ! Это может показаться нелогичным, ведь под водой мы чувствуем себя почти в тишине. Но физика звука — штука куда интереснее, чем кажется на первый взгляд. Скорость звука в воздухе, воде, стали и других средах Скорость звука зависит от среды, в которой он распространяется. Вот как быстро звук «бежит» через разные материалы: Воздух (при 20°C): 343 м/с (1235 км/ч) Вода (при 20°C): 1482 м/с (5335 км/ч) Сталь: 5000–6000 м/с (18 000–21 600 км/ч) Стекло: 4540 м/с (16 344 км/ч) Дерево: 3300–3600 м/с (11 880–12 960 км/ч) Даже в дереве, которое кажется нам глушащим звук, волны распространяются в 10 раз быстрее, чем в воздухе. Всё дело в физике: чем плотнее вещество, тем эффективнее передаётся звуковая энергия. От чего зависит скорость звука и почему она так различается Звук распространяется с разной скоростью в первую очередь из-за плотности среды. Звук — это колебания частиц. Чем плотнее и упорядоченнее вещество, тем быстрее частицы передают эти колебания друг другу. В воздухе частицы газа далеко друг от друга. Им нужно «добежать» до соседа, чтобы передать вибрацию — отсюда и низкая скорость . В воде молекулы расположены ближе, а значит — меньше расстояние для передачи сигнала. В твёрдых телах , таких как сталь или стекло , частицы буквально прижаты друг к другу. Это как передача толчка через цепочку плечом к плечу — почти мгновенно. Звук проходит через стальную балку длиной 6 метров всего за одну тысячную секунды. В воздухе это заняло бы почти 0,02 секунды — в 20 раз дольше! Важно: на скорость звука влияет не только плотность среды , но и её упругость — способность возвращаться в исходное состояние после сжатия. В газах, например, большую роль играет температура : чем она выше, тем быстрее частицы двигаются и передают колебания. Поэтому в тёплом воздухе звук распространяется быстрее, чем в холодном. Газ → жидкость → твёрдое тело — скорость звука возрастает. Однако плотная, но вязкая или мягкая среда (резина) может замедлять звук. Читайте также: Ученые определили верхний предел скорости звука во Вселенной Почему мы плохо слышим под водой Голова — не лучшая акустическая антенна в жидкой среде. Хоть звук в воде и распространяется быстрее, вода — среда с другой плотностью и сопротивлением, вибрации там идут иначе . А человеческое ухо — инструмент, адаптированный на передачу колебаний через воздух, а не через жидкость. Из-за этого часть колебаний просто не доходит до внутреннего уха. Кроме того, звуковые волны искажаются из-за разницы плотностей между водой и внутренними структурами уха. Поэтому под водой звук нам кажется странным , глухим, а направление источника — почти невозможно определить. Морские млекопитающие — дельфины, киты — "слушают" не ушами, а всей нижней челюстью, содержащей жировую ткань, которая передаёт звук к внутреннему уху . Поэтому они слышат под водой в разы лучше нас. Вывод простой: чем плотнее и упорядоченнее материал, тем быстрее в нём движется звук. Именно поэтому инженеры используют ультразвук для диагностики металлов — в твёрдом теле волна не теряется, не искажается и движется максимально быстро. Подписывайтесь на нас в Telegram и Дзен , и в следующий раз, услышав отдалённый грохот по рельсам задолго до поезда — вспомните: звук действительно мчится по стали в 17 раз быстрее, чем по воздуху.
Batafsil | Подробно | Read more... Hi News