簡介
音速,也叫聲速,指聲波在媒質(介質)中傳播的速度。其大小因媒質的性質和狀态而異。聲速顧名思義即是聲音的速度,唯聲音系以波的形式傳播,與一般所理解物體的速度是不同的,所以與其将音速稱為聲音的速度,倒不如将音速視為波傳遞速度的指标,音速與傳遞介質的材質狀況有絕對關系,而與發聲者本身的速度無關,而發聲者與聽者間若有相對運動關系,就形成了都蔔勒效應;也由此觀點,穿/超音速時的諸多物理現象,其實與聲音無關,而是壓縮波密集累積所産生的物理現象。
傳播速度
音速也叫“聲速”,指聲波在媒質(介質)中傳播的速度。其大小因媒質的性質和狀态而異。一般說來,音速的數值在固體中比在液體中大,在液體中又比在氣體中大。空氣中的音速,在标準大氣壓條件下約為340米/秒,或1224公裡/小時。音速的大小還随大氣溫度的變化而變化,在對流層中,高度升高時,氣溫下降,音速減小。在平流層下部,氣溫不随高度而變,音速也不變,為295.2米/秒。空氣流動的規律和飛機的空氣動力特性,在飛行速度小于音速和大于音速的情況下,具有質的差别,因此,研究航空器在大氣中的運動,音速是一個非常重要的基準值。
影響因素
從聲源發出的聲波以一定的速度向周圍傳播,意味着聲波的能量也以一定的速度向周圍傳播。目前所知,聲波能夠在所有物質(除真空外)中傳播。其傳播速度由傳聲介質的某些物理性質,主要是力學性質所決定。例如,音速與介質的密度和彈性性質有關,因此也随介質的溫度、壓強等狀态參量而改變。氣體中音速每秒約數百米,随溫度升高而增大,0℃時空氣中音速為331.4米/秒,15℃時為340米/秒,溫度每升高1℃,音速約增加0.6米/秒。通常,固體介質中音速最大,液體介質中的音速較小,氣體介質中的音速最小。另外,不均勻介質中的音速處處不等。各向異性介質中的音速随傳播方向而異。
在有些情況下音速還與聲波本身的振幅、頻率、振動方式(縱波聲速、橫波聲速等)有關。如果傳播介質的尺寸不夠大,則其邊界對音速也有影響。因此為了使音速的量值确切地表征傳聲介質的聲學特征,不受其幾何形狀的影響,一般須規定傳聲介質的尺寸足夠大(理論上為無限大)情況下的聲波傳播速度。有時為了實用上的方便,也列出某些特殊情況下的音速,如固體細棒中的音速。
不同介質
真空0m/s(也就是不能傳播)
空氣(15℃)340m/s
空氣(25℃)346m/s
軟木500m/s
煤油(25℃)1324m/s
蒸餾水(25℃)1497m/s
海水(25℃)1531m/s
銅(棒)3750m/s
大理石3810m/s
鋁(棒)5000m/s
鐵(棒)5200m/s
相關事例
以音叉為例,敲打音叉之後,音叉産生振動,振動中的音叉會來回推撞周圍的空氣,使得空氣的壓力時高時低,而使得空氣分子産生密部和疏部的變化,并藉由分子間的碰撞運動向外擴散出去,音叉的聲波也就向外傳出了。聲波在傳遞時,空氣分子的振動方向和波的傳遞方向是相同的,把這種波叫做“縱波”。
像空氣這種可以傳遞聲波的物質,把它們叫做“介質”。聲波一定要有介質才能傳遞出去,如果真空狀态,聲波沒有了傳播的媒質,就無法聽到聲音了。
除了空氣可以傳遞聲音之外,液體(像水)、固體(像木材、玻璃、鋼鐵)等等,也都是聲音的介質,而且因為液體、固體的分子排列得較緊密,因此傳遞聲音的速度都比空氣來得快。聲音在水中的速度大約是在空氣中的五倍,在鋼中則比空氣中快上将近二十倍。
航空領域
1964年5月11日,以每小時3200公裡速度飛行的B·70轟炸機在加利福尼亞州帕默達爾北方美國飛機廠正式露面,而該飛機起飛前的研究工作并不為人所知。
在耗資13.4億美元的空軍工程中,按計劃隻能再生産一架這類飛機。該機設計能力為在20000米上空飛行6000英裡,它為飛機的性能創造了新的标準。但是批評者們認為它的技術是過時了的。飛機的支持者反駁說B·70開創了使用輕金屬钛的先例,其中有6噸钛用于飛機機體前身。可以相信,機重275噸的B·70是迄今建造的飛機最重的,由6部噴氣發動機作動力,進氣口大到足以使一個身高1.8的人直立其中。B·70将在今年夏季試飛,試飛中所得數據将用來設計商業運輸機,這種運輸機将以3倍于聲音的速度飛行。



















