Скорость звука

[Vladimirkey]

Здравствуйте.
Хотел бы выяснить вот какой вопрос, почему мощность источника звука не влияет на скорость звука?
Ну к примеру, берём два источника, один мощный, другой нет, что мощный, что не мощный будут выдавать одинаковую скорость звука(не уверен, но нет зависимости скорости звука от мощности), почему, если энергии передает мощный больше, а значит и скорость звука должна быть больше (если представить, то мы большую энергию даём возмущению, разве оно быстрее не начнет распространяться?)
Если расстояние между источником и приемником звука большое, то по мере увеличения расстояния затухает скорость звука? Я считаю, что должна уменьшаться скорость, так как энергия теряется по пути у возмущения, но что-то скептически отношусь к своему мнению. (Знаю, что скорость зависит от температуры, плотности вещества и так далее, но не понимаю, с чего вдруг не зависит от мощности).

[Mihr]

Скорость передачи возмущения в данной среде - это свойство самой среды, а не источника возмущения. Разве это не очевидно?

[wrest]

Vladimirkey в сообщении #1343962 писал(а):

Хотел бы выяснить вот какой вопрос, почему мощность источника звука не влияет на скорость звука?

Бывают и сверхзвуковые "звуки" -- называются ударные волны. Как раз от мощности зависит.

[pogulyat_vyshel]

Mihr в сообщении #1343967 писал(а):

Скорость передачи возмущения в данной среде - это свойство самой среды, а не источника возмущения. Разве это не очевидно?

Это не то чтоб неочевидно, а просто неверно.

-- 06.10.2018, 16:00 --

А верно это лишь в пренебрежении нелинейными членами в соответствующих уравнениях

[Munin]

Математик может сказать про нелинейные члены, и думать, что всё понятно объяснил.

Среда состоит из молекул. Что такое распространение звука? Это когда одна молекула должна:

1) долететь до другой молекулы, и
2) упруго с ней столкнуться, передав ей импульс, чтобы дальше полетела уже другая молекула.

Из чередующихся стадий 1 и 2 и состоит распространение по среде того движения, которое было изначально придано одной молекуле. Видно, что всё это зависит от скорости молекул, от их упругих свойств, от их взаимного расположения в пространстве. Упругие свойства и взаимное расположение не связаны с интенсивностью звука, а вот скорость - связана. Но для звука в газе сравнительно малой интенсивности - скорость молекулы определяется в основном скоростью её теплового движения, а не добавкой от упорядоченного движения в звуковой волне. В твёрдом теле скорость звука определяется упругими столкновениями, и скорость начинает влиять на них только тогда, когда при столкновениях молекулы (или атомы) смещаются по отношению друг к другу на значительное расстояние - это тоже требует большой интенсивности звука. И то и другое быстрее достижимо на звуке очень высокой частоты.

[profrotter]

Тема перемещена из форума «Вопросы преподавания» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: перенёс в соответствующий раздел.

[amon]

Vladimirkey в сообщении #1343962 писал(а):

почему мощность источника звука не влияет на скорость звука?

Влияет, как пояснили выше. Про нелинейность с точки зрения рабочих и крестьян. Есть у нас среда (к примеру, воздух). Она находится в неком (квази)равновесном состоянии. Мы, запуская волну, это состояние нарушаем. Для воздуха мы меняем давление. Если это возмущение мало по сравнению с равновесным значением (одной атмосферой), то можно "потенциальную энергию" (на самом деле - термодинамический потенциал) разложить в ряд по степеням возмущения. Первый ненулевой член этого разложения (квадратичный) приводит к линейному уравнению для возмущения, а для линейных уравнений скорость звука постоянна и не зависит от амплитуды. (Аналогично период идеального осциллятора не зависит от амплитуды.) Это является приближением, и то насколько хорошо оно выполняется зависит от того, насколько величина возмущения мала по сравнению с равновесным значением. Если возмущение давления паскали (обычный звук) то скорость его распространения в воздухе от амплитуды не зависит, а если порядка атмосферы (ударная волна), то еще как зависит.

[EUgeneUS]

amon в сообщении #1343990 писал(а):

а если порядка атмосферы (ударная волна), то еще как зависит.

На ФФ НГУ уже много-много лет вот такую лабораторную делают

А вот тут результаты студента, в том числе и по скорости ударной волны в зависимости от давления.

[Vladimirkey]

Munin в сообщении #1343983 писал(а):

Математик может сказать про нелинейные члены, и думать, что всё понятно объяснил.

Среда состоит из молекул. Что такое распространение звука? Это когда одна молекула должна:

1) долететь до другой молекулы, и
2) упруго с ней столкнуться, передав ей импульс, чтобы дальше полетела уже другая молекула.

Из чередующихся стадий 1 и 2 и состоит распространение по среде того движения, которое было изначально придано одной молекуле. Видно, что всё это зависит от скорости молекул, от их упругих свойств, от их взаимного расположения в пространстве. Упругие свойства и взаимное расположение не связаны с интенсивностью звука, а вот скорость - связана. Но для звука в газе сравнительно малой интенсивности - скорость молекулы определяется в основном скоростью её теплового движения, а не добавкой от упорядоченного движения в звуковой волне. В твёрдом теле скорость звука определяется упругими столкновениями, и скорость начинает влиять на них только тогда, когда при столкновениях молекулы (или атомы) смещаются по отношению друг к другу на значительное расстояние - это тоже требует большой интенсивности звука. И то и другое быстрее достижимо на звуке очень высокой частоты.

Не особо понял. Ведь более мощный источник звука разве не придает больше энергии молекуле, чтобы она столкнулась со второй-> передала больший импульс и так далее, как следствие - увеличение скорости распространения звука? Т.е источник звука генерирует энергию, которую передает молекуле, чем больше он энергии генерирует, тем больше он ее передал молекуле, соответственно все происходит с большей энергией, молекула быстрее двигается и быстрее передает импульс, значит скорость звука увеличивается, как-то так я это понимаю, либо куда энергия источника девается, если не передается среде(молекулами, которые увеличивают скорость свою).

[Red_Herring]

Vladimirkey в сообщении #1344140 писал(а):

Ведь более мощный источник звука разве не придает больше энергии молекуле, чтобы она столкнулась со второй

Понимаете, молекулы и без всякого источника звука летают, и как правило, весьма быстро. Поэтому картинка: "стоит молекула, ее толкают, она, в свою очередь, толкает другую, и т.д.", мягко говоря, неверна. Скорее другая: по школьному двору носится толпа первоклашек, в которой продвигается гораздо более медленный и очень толстый завхоз.

Поэтому для слабых звуков их скорость практически не зависит от мощности источника. А для очень сильных, т.б. для ударных волн, очень зависит. Поэтому, если кто-нибудь сделает большой кабум и пойдет ударная волна, то, удаляясь от эпицентра, она будет ослабляться и замедляться, пока не станет просто очень громким звуком, потом просто громким, ... со скоростью, уменьшающейся до "стандартного" значения.

[Munin]

Vladimirkey в сообщении #1344140 писал(а):

Ведь разве не

Разве да. Но эффект сказывается не всегда. О чём см. выше.

[Vladimirkey]

Munin в сообщении #1344215 писал(а):

Vladimirkey в сообщении #1344140 писал(а):

Ведь разве не

Разве да. Но эффект сказывается не всегда. О чём см. выше.

А звук набирает свою скорость до некоторого значения, а потом она остаётся постоянной или же сразу принимает свое значение? Кстати говоря, про скорость света такой же вопрос хочу задать. (В кратце, ускоряются ли они до своего значения)

[arseniiv]

Нет, если мы говорим об однородной среде. А почему это вас интересует? А то может всё-таки почитать что-нибудь. Толку вам от обрывочных фактов, из которых вы не можете сделать корректных выводов? (Вот прям на этом примере видим.)

-- Вс окт 07, 2018 23:42:05 --

Ну и со светом то же, потому что уравнения в нужных местах похожи.

arseniiv в сообщении #1344248 писал(а):

А то может всё-таки почитать что-нибудь.

Типа законов сохранения, например.

[wrest]

Vladimirkey в сообщении #1344238 писал(а):

или же сразу принимает свое значение?

Сразу же. Если речь о сверхзвуковой (ударной) волне, то как выше описано, её скорость постепенно падает со сверхзвуковой до звуковой.

Vladimirkey в сообщении #1344238 писал(а):

Кстати говоря, про скорость света такой же вопрос хочу задать.

Тоже сразу. Свет распространяется с одной скоростью - скоростью света. (Disclaimer: в вакууме. В других средах другие скорости, зависят от свойств среды, частоты света (длины волны))

Звук это не шарик и не пуля. Почитайте что такое звук, например в той же Википедии, чтобы вы понимали про скорость чего именно вы спрашиваете.