நுழைவாயில்நீரில் ஒலி அலைகளின் பரவல். ஒலி காற்றை விட தண்ணீரில் ஏன் வேகமாக பயணிக்கிறது?
ஹைட்ரோகோஸ்டிக்ஸ் (கிரேக்க மொழியில் இருந்து ஹைடர்- தண்ணீர், ஒலியியல்- செவிவழி) - நிகழும் நிகழ்வுகளின் அறிவியல் நீர்வாழ் சூழல்மற்றும் ஒலி அலைகளின் பரவல், கதிர்வீச்சு மற்றும் வரவேற்பு ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடையது. இது நீர்வாழ் சூழலில் பயன்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்ட ஹைட்ரோகோஸ்டிக் சாதனங்களின் வளர்ச்சி மற்றும் உருவாக்கம் பற்றிய சிக்கல்களை உள்ளடக்கியது.
வளர்ச்சியின் வரலாறு
ஹைட்ரோகோஸ்டிக்ஸின் அடிப்படைகள்
நீரில் ஒலி அலைகளின் பரவலின் அம்சங்கள்
எதிரொலி நிகழ்வின் கூறுகள்.
விரிவான மற்றும் ஆரம்பம் அடிப்படை ஆராய்ச்சிஇரண்டாம் உலகப் போரின் போது நீரில் ஒலி அலைகளின் பரவல் தொடங்கப்பட்டது, இது நடைமுறை சிக்கல்களைத் தீர்க்க வேண்டியதன் அவசியத்தால் கட்டளையிடப்பட்டது. கடற்படைகள்மற்றும் முதன்மையாக நீர்மூழ்கிக் கப்பல்கள். பரிசோதனை மற்றும் தத்துவார்த்த படைப்புகள்போருக்குப் பிந்தைய ஆண்டுகளில் தொடரப்பட்டன மற்றும் பல மோனோகிராஃப்களில் சுருக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த வேலைகளின் விளைவாக, நீரில் ஒலி அலைகளின் பரவலின் சில அம்சங்கள் அடையாளம் காணப்பட்டு தெளிவுபடுத்தப்பட்டன: உறிஞ்சுதல், தணிப்பு, பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஒளிவிலகல்.
கடல் நீரில் ஒலி அலை ஆற்றலை உறிஞ்சுவது இரண்டு செயல்முறைகளால் ஏற்படுகிறது: நடுத்தரத்தின் உள் உராய்வு மற்றும் அதில் கரைந்த உப்புகளின் விலகல். முதல் செயல்முறை ஒரு ஒலி அலையின் ஆற்றலை வெப்பமாக மாற்றுகிறது, இரண்டாவது, இரசாயன ஆற்றலாக மாற்றுகிறது, ஒரு சமநிலை நிலையில் இருந்து மூலக்கூறுகளை நீக்குகிறது, மேலும் அவை அயனிகளாக சிதைகின்றன. ஒலி அதிர்வு அதிகரிக்கும் அதிர்வெண்ணுடன் இந்த வகை உறிஞ்சுதல் கூர்மையாக அதிகரிக்கிறது. நீரில் உள்ள இடைநீக்கம் செய்யப்பட்ட துகள்கள், நுண்ணுயிரிகள் மற்றும் வெப்பநிலை முரண்பாடுகள் ஆகியவை தண்ணீரில் ஒலி அலையின் தணிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. ஒரு விதியாக, இந்த இழப்புகள் சிறியவை மற்றும் மொத்த உறிஞ்சுதலில் சேர்க்கப்பட்டுள்ளன, ஆனால் சில நேரங்களில், உதாரணமாக, ஒரு கப்பலின் எழுச்சியிலிருந்து சிதறும்போது, இந்த இழப்புகள் 90% வரை இருக்கலாம். வெப்பநிலை முரண்பாடுகளின் இருப்பு ஒலி அலையானது ஒலி நிழல் மண்டலங்களில் விழுகிறது என்பதற்கு வழிவகுக்கிறது, அங்கு அது பல பிரதிபலிப்புகளுக்கு உட்படும்.
நீர் - காற்று மற்றும் நீர் - அடிப்பகுதிக்கு இடையில் உள்ள இடைமுகங்களின் இருப்பு அவற்றிலிருந்து ஒரு ஒலி அலையின் பிரதிபலிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது, மேலும் முதல் வழக்கில் ஒலி அலை முழுமையாக பிரதிபலித்தால், இரண்டாவது வழக்கில் பிரதிபலிப்பு குணகம் கீழே உள்ள பொருளைப் பொறுத்தது: ஒரு சேற்று கீழே மோசமாக பிரதிபலிக்கிறது, மணல் மற்றும் பாறை நன்றாக பிரதிபலிக்கிறது. ஆழமற்ற ஆழத்தில், அடிப்பகுதிக்கும் மேற்பரப்பிற்கும் இடையில் உள்ள ஒலி அலையின் பல பிரதிபலிப்புகளின் காரணமாக, ஒரு நீருக்கடியில் ஒலி சேனல் தோன்றுகிறது, இதில் ஒலி அலை நீண்ட தூரத்திற்கு பரவுகிறது. வெவ்வேறு ஆழங்களில் ஒலியின் வேகத்தை மாற்றுவது ஒலி "கதிர்களை" வளைக்க வழிவகுக்கிறது - ஒளிவிலகல்.
ஒலி ஒளிவிலகல் (ஒலி கற்றை பாதையின் வளைவு)
|
நீரில் ஒலி ஒளிவிலகல்: a - கோடையில்; b - குளிர்காலத்தில்; இடதுபுறத்தில் ஆழத்துடன் வேகத்தில் மாற்றம் உள்ளது. ஒலி பரப்புதலின் வேகம் ஆழத்துடன் மாறுகிறது, மேலும் மாற்றங்கள் ஆண்டு மற்றும் நாள் நேரம், நீர்த்தேக்கத்தின் ஆழம் மற்றும் பல காரணங்களைப் பொறுத்தது. அடிவானத்திற்கு ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் ஒரு மூலத்திலிருந்து வெளிப்படும் ஒலிக் கதிர்கள் வளைந்திருக்கும், மேலும் வளைக்கும் திசையானது ஊடகத்தில் ஒலி வேகத்தின் விநியோகத்தைப் பொறுத்தது: கோடையில், மேல் அடுக்குகள் கீழ் அடுக்குகளை விட வெப்பமாக இருக்கும்போது, கதிர்கள் கீழ்நோக்கி வளைகின்றன. மேலும் அவை பெரும்பாலும் கீழே இருந்து பிரதிபலிக்கின்றன, அவற்றின் ஆற்றலின் குறிப்பிடத்தக்க பங்கை இழக்கின்றன. குளிர்காலத்தில், நீரின் கீழ் அடுக்குகள் அவற்றின் வெப்பநிலையை பராமரிக்கும் போது, மேல் அடுக்குகள் குளிர்ச்சியடையும் போது, கதிர்கள் மேல்நோக்கி வளைந்து, மீண்டும் மீண்டும் நீரின் மேற்பரப்பில் இருந்து பிரதிபலிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் கணிசமாக குறைந்த ஆற்றல் இழக்கப்படுகிறது. எனவே, குளிர்காலத்தில் ஒலி பரப்புதல் வரம்பு கோடையில் விட அதிகமாக உள்ளது. ஒலி வேகத்தின் செங்குத்து விநியோகம் (VSD) மற்றும் திசைவேக சாய்வு ஆகியவை கடல் சூழலில் ஒலியின் பரவலில் தீர்க்கமான செல்வாக்கைக் கொண்டுள்ளன. உலகப் பெருங்கடலின் வெவ்வேறு பகுதிகளில் ஒலி வேகத்தின் விநியோகம் வேறுபட்டது மற்றும் காலப்போக்கில் மாறுகிறது. VRSD இன் பல பொதுவான வழக்குகள் உள்ளன: |
ஊடகத்தின் சீரற்ற தன்மைகளால் ஒலியின் சிதறல் மற்றும் உறிஞ்சுதல்.
நீருக்கடியில் ஒலியில் ஒலி பரப்புதல். சேனல்: a - ஆழத்துடன் ஒலியின் வேகத்தில் மாற்றம்; ஒலி சேனலில் b - கதிர் பாதை. ஒலிகளின் பரவலுக்கு உயர் அதிர்வெண், அலைநீளங்கள் மிகச் சிறியதாக இருக்கும்போது, பொதுவாக இயற்கையான நீர்நிலைகளில் காணப்படும் சிறிய ஒத்திசைவுகள் பாதிக்கப்படுகின்றன: வாயு குமிழ்கள், நுண்ணுயிரிகள் போன்றவை. இந்த ஒத்திசைவுகள் இரண்டு வழிகளில் செயல்படுகின்றன: அவை ஒலி அலைகளின் ஆற்றலை உறிஞ்சி சிதறடிக்கின்றன. இதன் விளைவாக, ஒலி அதிர்வுகளின் அதிர்வெண் அதிகரிக்கும் போது, அவற்றின் பரவலின் வரம்பு குறைகிறது. இந்த விளைவு நீரின் மேற்பரப்பு அடுக்கில் குறிப்பாக கவனிக்கப்படுகிறது, அங்கு பெரும்பாலான ஒத்திசைவுகள் உள்ளன. ஒத்திசைவற்ற தன்மைகளால் ஒலி சிதறல், அதே போல் நீர் மற்றும் அடிப்பகுதியின் சீரற்ற மேற்பரப்புகள், நீருக்கடியில் எதிரொலிக்கும் நிகழ்வை ஏற்படுத்துகின்றன, இது ஒரு ஒலி துடிப்பை அனுப்புகிறது: ஒலி அலைகள், ஒத்திசைவற்றின் தொகுப்பிலிருந்து பிரதிபலிக்கிறது மற்றும் ஒன்றிணைக்கிறது. ஒலி துடிப்பின் நீடிப்பு, அதன் முடிவிற்குப் பிறகு தொடர்கிறது. நீருக்கடியில் ஒலிகளின் பரவல் வரம்பின் வரம்புகள் கடலின் இயற்கையான சத்தத்தால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன, இது இரட்டை தோற்றம் கொண்டது: சத்தத்தின் ஒரு பகுதியானது நீரின் மேற்பரப்பில் அலைகளின் தாக்கங்களிலிருந்து எழுகிறது, கடல் அலைகளிலிருந்து, உருளும் கூழாங்கற்கள் முதலியவற்றின் சத்தம்; மற்ற பகுதி கடல் விலங்கினங்களுடன் தொடர்புடையது (ஹைட்ரோபயன்ட்களால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஒலிகள்: மீன் மற்றும் பிற கடல் விலங்குகள்). பயோஹைட்ரோஅகோஸ்டிக்ஸ் இந்த தீவிரமான அம்சத்தைக் கையாள்கிறது. |
ஒலி அலை பரவல் வரம்பு
ஒலி அலைகளின் பரவல் வரம்பு என்பது கதிர்வீச்சு அதிர்வெண்ணின் சிக்கலான செயல்பாடாகும், இது ஒலி சமிக்ஞையின் அலைநீளத்துடன் தனிப்பட்ட முறையில் தொடர்புடையது. அறியப்பட்டபடி, நீர்வாழ் சூழலின் வலுவான உறிஞ்சுதலின் காரணமாக உயர் அதிர்வெண் ஒலி சமிக்ஞைகள் விரைவாகத் தணிகின்றன. குறைந்த அதிர்வெண் சமிக்ஞைகள், மாறாக, நீர்வாழ் சூழலில் நீண்ட தூரத்திற்கு பரவும் திறன் கொண்டவை. எனவே, 50 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு ஒலி சமிக்ஞை கடலில் ஆயிரக்கணக்கான கிலோமீட்டர் தொலைவில் பரவுகிறது, அதே சமயம் 100 கிலோஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்ட ஒரு சமிக்ஞை, பக்க ஸ்கேன் சோனாருக்குப் பொதுவாக 1-2 கிமீ பரப்பளவு கொண்டது. . வெவ்வேறு ஒலி சமிக்ஞை அதிர்வெண்கள் (அலைநீளங்கள்) கொண்ட நவீன சோனார்களின் தோராயமான வரம்புகள் அட்டவணையில் கொடுக்கப்பட்டுள்ளன:
பயன்பாட்டு பகுதிகள்.
ஹைட்ரோகோஸ்டிக்ஸ் பரவலாகப் பெற்றுள்ளது நடைமுறை பயன்பாடு, அது இன்னும் உருவாக்கப்படவில்லை என்பதால் பயனுள்ள அமைப்புஇடமாற்றங்கள் மின்காந்த அலைகள்எந்தவொரு குறிப்பிடத்தக்க தூரத்திற்கும் தண்ணீருக்கு அடியில், மற்றும் ஒலி மட்டுமே தண்ணீருக்கு அடியில் தொடர்பு கொள்ளக்கூடிய ஒரே வழி. இந்த நோக்கங்களுக்காக, 300 முதல் 10,000 ஹெர்ட்ஸ் வரையிலான ஒலி அதிர்வெண்களும், 10,000 ஹெர்ட்ஸ் மற்றும் அதற்கு மேற்பட்ட அல்ட்ராசவுண்ட்களும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எலக்ட்ரோடைனமிக் மற்றும் பைசோ எலக்ட்ரிக் உமிழ்ப்பான்கள் மற்றும் ஹைட்ரோஃபோன்கள் ஆடியோ டொமைனில் உமிழ்ப்பான்கள் மற்றும் பெறுநர்களாகவும், அல்ட்ராசோனிக் டொமைனில் பைசோ எலக்ட்ரிக் மற்றும் மேக்னடோஸ்டிரிக்டிவ்களாகவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
ஹைட்ரோகோஸ்டிக்ஸின் மிக முக்கியமான பயன்பாடுகள்:
- இராணுவ பிரச்சினைகளை தீர்க்க;
- கடல் வழிசெலுத்தல்;
- ஒலி தொடர்பு;
- மீன்பிடி ஆய்வு;
- கடல்சார் ஆராய்ச்சி;
- கடல் தளத்தின் வளங்களை மேம்படுத்துவதற்கான செயல்பாட்டு பகுதிகள்;
- குளத்தில் ஒலியியலைப் பயன்படுத்துதல் (வீட்டில் அல்லது ஒத்திசைக்கப்பட்ட நீச்சல் பயிற்சி மையத்தில்)
- கடல் விலங்கு பயிற்சி.
குறிப்புகள்
இலக்கியம் மற்றும் தகவல் ஆதாரங்கள்
இலக்கியம்:
- வி வி. ஷுலைகின் கடலின் இயற்பியல். - மாஸ்கோ: "அறிவியல்", 1968. - 1090 பக்.
- ஐ.ஏ. ரோமானியன் ஹைட்ரோகோஸ்டிக்ஸின் அடிப்படைகள். - மாஸ்கோ: "கப்பல் கட்டுதல்", 1979 - 105 பக்.
- யு.ஏ. கோரியாக்கின் ஹைட்ரோகோஸ்டிக் அமைப்புகள். - செயின்ட் பீட்டர்ஸ்பர்க்: "செயின்ட் பீட்டர்ஸ்பர்க்கின் அறிவியல் மற்றும் ரஷ்யாவின் கடல் சக்தி", 2002. - 416 பக்.
கேள்விகள்.
1. ஒரு நபரின் செவிப்பறை எந்த அதிர்வெண்ணில் ஒலி அடையும் போது அதிர்கிறது?
மனித காதுகளின் செவிப்பறை தனக்கு வரும் ஒலியின் அதிர்வெண்ணில் அதிர்கிறது.
2. என்ன அலை - நீளமான அல்லது குறுக்கு - காற்றில் ஒலி பரவுகிறது? தண்ணீரில்?
காற்றிலும் நீரிலும், ஒலி நீளமான அலைகளில் பயணிக்கிறது.
3. ஒரு ஒலி அலையானது உடனடியாகப் பயணிப்பதில்லை, ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் பயணிக்கிறது என்பதைக் காட்டும் உதாரணத்தைக் கொடுங்கள்.
மிகத் தெளிவான உதாரணம் ஒரு மின்னல், பின்னர் அதைத் தொடர்ந்து வரும் இடி.
4. 20 டிகிரி செல்சியஸ் காற்றில் ஒலி பரவலின் வேகம் என்ன?
20°C இல் காற்றில் ஒலியின் வேகம் 343 m/s 2 ஆகும்.
5. ஒலியின் வேகம் அது பயணிக்கும் ஊடகத்தைச் சார்ந்ததா?
வி =340 மீ/வி. ஆம், அது சார்ந்துள்ளது.
பயிற்சிகள்.
1. 0.002 வினாடிகளில் ஊசலாடும் ஒரு மூலமானது 2.9 மீ நீளம் கொண்ட நீரில் அலைகளை தூண்டினால் நீரில் ஒலியின் வேகத்தை தீர்மானிக்கவும்.
2. காற்றிலும், தண்ணீரிலும், கண்ணாடியிலும் 725 ஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண் கொண்ட ஒலி அலையின் அலைநீளத்தைத் தீர்மானிக்கவும்.
3. ஒரு நீண்ட உலோகக் குழாயின் ஒரு முனை ஒரு முறை சுத்தியலால் தாக்கப்பட்டது. தாக்கத்திலிருந்து வரும் ஒலி உலோகத்தின் வழியாக குழாயின் மறுமுனைக்குச் செல்லுமா? குழாய் உள்ளே காற்று மூலம்? குழாயின் மறுமுனையில் நிற்கும் நபர் எத்தனை அடிகளைக் கேட்பார்?
நபர் இரண்டு தட்டுகளைக் கேட்பார். ஒரு ஒலி அவருக்கு ஒரு உலோக குழாய் வழியாகவும், மற்றொன்று காற்று வழியாகவும் வரும்.
4. நேராகப் பகுதிக்கு அருகில் பார்வையாளர் நிற்கிறார் ரயில்வே, தூரத்தில் செல்லும் நீராவி இன்ஜினின் விசிலுக்கு மேல் நீராவி பார்த்தது. நீராவி தோன்றிய 2 வினாடிகளுக்குப் பிறகு, அவர் ஒரு விசில் சத்தத்தைக் கேட்டார், 34 வினாடிகளுக்குப் பிறகு என்ஜின் பார்வையாளரைக் கடந்து சென்றது. என்ஜின் வேகத்தை தீர்மானிக்கவும்.
5. ஒவ்வொரு நொடியும் அடிக்கப்படும் மணியிலிருந்து பார்வையாளர் விலகிச் செல்கிறார். முதலில், காணக்கூடிய மற்றும் கேட்கக்கூடிய தாக்கங்கள் ஒத்துப்போகின்றன. பின்னர் அவை பொருந்துவதை நிறுத்துகின்றன. பின்னர், மணியிலிருந்து சில பார்வையாளர்களின் தூரத்தில், காணக்கூடிய மற்றும் கேட்கக்கூடிய வேலைநிறுத்தங்கள் மீண்டும் ஒத்துப்போகின்றன. இந்த நிகழ்வை விளக்குங்கள்.
ஒலி காற்றில் பயணிப்பதை நாம் அறிவோம். அதனால்தான் கேட்க முடிகிறது. வெற்றிடத்தில் ஒலிகள் இருக்க முடியாது. ஆனால் ஒலி காற்றின் மூலம் கடத்தப்பட்டால், அதன் துகள்களின் தொடர்பு காரணமாக, அது மற்ற பொருட்களாலும் கடத்தப்படாதா? விருப்பம்.
வெவ்வேறு ஊடகங்களில் ஒலியின் பரவல் மற்றும் வேகம்
ஒலி காற்றில் மட்டும் பரவுவதில்லை. சுவரில் காதை வைத்தால், அடுத்த அறையில் உரையாடல்களை கேட்க முடியும் என்பது அநேகமாக அனைவருக்கும் தெரியும். இந்த வழக்கில், ஒலி சுவர் மூலம் பரவுகிறது. நீர் மற்றும் பிற ஊடகங்களில் ஒலிகள் பயணிக்கின்றன. மேலும், வெவ்வேறு சூழல்களில் ஒலி பரப்புதல் வித்தியாசமாக நிகழ்கிறது. ஒலியின் வேகம் மாறுபடும்பொருளைப் பொறுத்து.
தண்ணீரில் ஒலி பரவலின் வேகம் காற்றை விட கிட்டத்தட்ட நான்கு மடங்கு அதிகமாக உள்ளது என்பது ஆர்வமாக உள்ளது. அதாவது, மீன் நம்மை விட "வேகமாக" கேட்கிறது. உலோகங்கள் மற்றும் கண்ணாடிகளில், ஒலி இன்னும் வேகமாக பயணிக்கிறது. ஏனென்றால் ஒலி என்பது ஒரு ஊடகத்தின் அதிர்வு, மேலும் ஒலி அலைகள் சிறந்த கடத்தும் ஊடகங்களில் வேகமாகப் பயணிக்கின்றன.
நீரின் அடர்த்தி மற்றும் கடத்துத்திறன் காற்றை விட அதிகமாக உள்ளது, ஆனால் உலோகத்தை விட குறைவாக உள்ளது. அதன்படி, ஒலி வித்தியாசமாக பரவுகிறது. ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொன்றுக்கு நகரும்போது, ஒலியின் வேகம் மாறுகிறது.
ஒலி அலையின் நீளமும் ஒரு ஊடகத்திலிருந்து மற்றொரு ஊடகத்திற்குச் செல்லும்போது மாறுகிறது. அதன் அதிர்வெண் மட்டும் அப்படியே இருக்கும். ஆனால் அதனால்தான் சுவர்கள் வழியாகவும் யார் சரியாகப் பேசுகிறார்கள் என்பதை நாம் துல்லியமாக அறிய முடியும்.
ஒலி அதிர்வுகள் என்பதால், அதிர்வுகள் மற்றும் அலைகளுக்கான அனைத்து சட்டங்களும் சூத்திரங்களும் ஒலி அதிர்வுகளுக்கு நன்கு பொருந்தும். காற்றில் ஒலியின் வேகத்தைக் கணக்கிடும்போது, இந்த வேகம் காற்றின் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது என்பதையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும். வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது, ஒலி பரவலின் வேகம் அதிகரிக்கிறது. சாதாரண நிலையில், காற்றில் ஒலியின் வேகம் 340,344 மீ/வி.
ஒலி அலைகள்
இயற்பியலில் இருந்து அறியப்படும் ஒலி அலைகள் மீள் ஊடகங்களில் பரவுகின்றன. அதனால்தான் பூமியால் ஒலிகள் நன்கு பரவுகின்றன. உங்கள் காதை தரையில் வைப்பதன் மூலம், தூரத்திலிருந்து காலடி சத்தம், குளம்புகள் மற்றும் பலவற்றை நீங்கள் கேட்கலாம்.
சிறுவயதில், எல்லோரும் தண்டவாளத்தில் காதை வைத்து வேடிக்கை பார்த்திருக்கலாம். ரயில் சக்கரங்களின் ஒலி பல கிலோமீட்டர்களுக்கு தண்டவாளத்தில் பரவுகிறது. உருவாக்குவதற்கு தலைகீழ் விளைவுஒலி உறிஞ்சுதல், மென்மையான மற்றும் நுண்ணிய பொருட்களைப் பயன்படுத்துங்கள்.
எடுத்துக்காட்டாக, வெளிப்புற ஒலிகளிலிருந்து ஒரு அறையைப் பாதுகாப்பதற்காக அல்லது அதற்கு மாறாக, அறையிலிருந்து வெளியில் இருந்து ஒலிகள் வெளியேறுவதைத் தடுக்க, அறை சிகிச்சை மற்றும் ஒலிப்புகாக்கப்படுகிறது. சுவர்கள், தரை மற்றும் கூரை ஆகியவை நுரைத்த பாலிமர்களின் அடிப்படையில் சிறப்புப் பொருட்களால் மூடப்பட்டிருக்கும். அத்தகைய அமைப்பில் அனைத்து ஒலிகளும் மிக விரைவாக மறைந்துவிடும்.
பெரும்பாலான மக்கள் ஒலி என்றால் என்ன என்பதை நன்கு புரிந்துகொள்கிறார்கள். இது செவித்திறனுடன் தொடர்புடையது மற்றும் உடலியல் மற்றும் தொடர்புடையது உளவியல் செயல்முறைகள். மூளை கேட்கும் உறுப்புகள் மூலம் வரும் உணர்வுகளை செயலாக்குகிறது. ஒலியின் வேகம் பல காரணிகளைப் பொறுத்தது.
ஒலிகள் மக்களால் வேறுபடுகின்றன
IN ஒரு பொது அர்த்தத்தில்வார்த்தைகளின் ஒலி உடல் நிகழ்வு, இது கேட்கும் உறுப்புகளில் விளைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது. இது வெவ்வேறு அதிர்வெண்களின் நீளமான அலைகளின் வடிவத்தைக் கொண்டுள்ளது. 16-20,000 ஹெர்ட்ஸ் வரையிலான அதிர்வெண் கொண்ட ஒலியை மக்கள் கேட்க முடியும். இந்த மீள் நீள அலைகள், காற்றில் மட்டுமல்ல, மற்ற ஊடகங்களிலும் பரவி, மனித காதை அடைந்து, ஒலி உணர்வுகளை ஏற்படுத்துகின்றன. மக்கள் அனைத்தையும் கேட்க முடியாது. 16 ஹெர்ட்ஸ்க்கும் குறைவான அதிர்வெண் கொண்ட மீள் அலைகள் இன்ஃப்ராசவுண்ட் என்றும், 20,000 ஹெர்ட்ஸ்க்கு மேல் உள்ளவை அல்ட்ராசவுண்ட் என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன. மனித காது அவற்றைக் கேட்காது.
ஒலி பண்புகள்
ஒலியின் இரண்டு முக்கிய பண்புகள் உள்ளன: ஒலி மற்றும் சுருதி. அவற்றில் முதலாவது மீள் ஒலி அலையின் தீவிரத்துடன் தொடர்புடையது. மற்றொரு முக்கியமான காட்டி உள்ளது. உடல் அளவு, இது உயரத்தை வகைப்படுத்துகிறது, இது மீள் அலையின் அலைவு அதிர்வெண் ஆகும். இந்த வழக்கில், ஒரு விதி பொருந்தும்: அது பெரியது, அதிக ஒலி, மற்றும் நேர்மாறாகவும். இன்னும் ஒன்று மிக முக்கியமான பண்புஒலியின் வேகம் ஆகும். இது வெவ்வேறு சூழல்களில் மாறுபடும். இது மீள் ஒலி அலைகளின் பரவலின் வேகத்தைக் குறிக்கிறது. வாயு சூழலில் இந்த எண்ணிக்கை திரவங்களை விட குறைவாக இருக்கும். திடப்பொருட்களில் ஒலியின் வேகம் மிக அதிகம். மேலும், நீளமான அலைகளுக்கு இது எப்போதும் குறுக்கு அலைகளை விட அதிகமாக இருக்கும்.
ஒலி அலைகளின் பரவல் வேகம்
இந்த காட்டி நடுத்தரத்தின் அடர்த்தி மற்றும் அதன் நெகிழ்ச்சித்தன்மையைப் பொறுத்தது. வாயு ஊடகத்தில் இது பொருளின் வெப்பநிலையால் பாதிக்கப்படுகிறது. ஒரு விதியாக, ஒலியின் வேகம் அலையின் வீச்சு மற்றும் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்தது அல்ல. அரிதான சந்தர்ப்பங்களில், இந்த குணாதிசயங்கள் ஒரு செல்வாக்கைக் கொண்டிருக்கும் போது, அவை சிதறல் என்று அழைக்கப்படுவதைப் பற்றி பேசுகின்றன. நீராவி அல்லது வாயுக்களில் ஒலியின் வேகம் 150-1000 மீ/வி வரை இருக்கும். திரவ ஊடகத்தில் இது ஏற்கனவே 750-2000 மீ / வி, மற்றும் திடமான பொருட்களில் - 2000-6500 மீ / வி. சாதாரண நிலைமைகளின் கீழ், காற்றில் ஒலியின் வேகம் 331 மீ/வி அடையும். சாதாரண நீரில் - 1500 மீ/வி.
வெவ்வேறு இரசாயன ஊடகங்களில் ஒலி அலைகளின் வேகம்
வெவ்வேறு இரசாயன ஊடகங்களில் ஒலி பரவலின் வேகம் ஒரே மாதிரியாக இருக்காது. எனவே, நைட்ரஜனில் இது 334 மீ/வி, காற்றில் - 331, அசிட்டிலீனில் - 327, அம்மோனியாவில் - 415, ஹைட்ரஜனில் - 1284, மீத்தேன் - 430, ஆக்ஸிஜனில் - 316, ஹீலியத்தில் - 965, இன் கார்பன் மோனாக்சைடு- 338, கார்பன் டை ஆக்சைடில் - 259, குளோரினில் - 206 மீ/வி. வாயு ஊடகத்தில் ஒலி அலையின் வேகம் அதிகரிக்கும் வெப்பநிலை (T) மற்றும் அழுத்தத்துடன் அதிகரிக்கிறது. திரவங்களில், டி வினாடிக்கு பல மீட்டர்கள் அதிகரிக்கும் போது இது பெரும்பாலும் குறைகிறது. திரவ ஊடகத்தில் ஒலியின் வேகம் (m/s) (20°C வெப்பநிலையில்):
நீர் - 1490;
எத்தில் ஆல்கஹால் - 1180;
பென்சீன் - 1324;
மெர்குரி - 1453;
கார்பன் டெட்ராகுளோரைடு - 920;
கிளிசரின் - 1923.
மேலே உள்ள விதிக்கு ஒரே விதிவிலக்கு நீர், இதில் வெப்பநிலை அதிகரிக்கும் போது ஒலியின் வேகம் அதிகரிக்கிறது. இந்த திரவத்தை 74 டிகிரி செல்சியஸ் வரை சூடாக்கும்போது அது அதிகபட்சமாக அடையும். வெப்பநிலையில் மேலும் அதிகரிப்புடன், ஒலியின் வேகம் குறைகிறது. அழுத்தம் அதிகரிக்கும் போது, அது 0.01%/1 ஏடிஎம் அதிகரிக்கும். உப்பு நிறைந்த கடல் நீரில், வெப்பநிலை, ஆழம் மற்றும் உப்புத்தன்மை அதிகரிக்கும் போது, ஒலியின் வேகம் அதிகரிக்கும். மற்ற சூழல்களில், இந்த காட்டி வித்தியாசமாக மாறுகிறது. இவ்வாறு, திரவ மற்றும் வாயு கலவையில், ஒலியின் வேகம் அதன் கூறுகளின் செறிவை சார்ந்துள்ளது. ஐசோடோபிக் திடப்பொருளில், அது அதன் அடர்த்தி மற்றும் மீள் மாடுலியால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. குறுக்குவெட்டு (வெட்டி) மற்றும் நீளமான மீள் அலைகள் கட்டுப்படுத்தப்படாத அடர்த்தியான ஊடகங்களில் பரவுகின்றன. ஒலியின் வேகம் (m/s) in திடப்பொருட்கள்(நீள்வெட்டு/குறுக்கு அலை):
கண்ணாடி - 3460-4800/2380-2560;
இணைந்த குவார்ட்ஸ் - 5970/3762;
கான்கிரீட் - 4200-5300/1100-1121;
துத்தநாகம் - 4170-4200/2440;
டெஃப்ளான் - 1340/*;
இரும்பு - 5835-5950/*;
தங்கம் - 3200-3240/1200;
அலுமினியம் - 6320/3190;
வெள்ளி - 3660-3700/1600-1690;
பித்தளை - 4600/2080;
நிக்கல் - 5630/2960.
ஃபெரோ காந்தங்களில், ஒலி அலையின் வேகம் காந்தப்புலத்தின் வலிமையைப் பொறுத்தது. ஒற்றைப் படிகங்களில், ஒலி அலையின் வேகம் (m/s) அதன் பரவலின் திசையைப் பொறுத்தது:
- ரூபி (நீண்ட அலை) - 11240;
- காட்மியம் சல்பைடு (நீள்வெட்டு / குறுக்குவெட்டு) - 3580/4500;
- லித்தியம் நியோபேட் (நீள்வெட்டு) - 7330.
வெற்றிடத்தில் ஒலியின் வேகம் 0 ஆகும், ஏனெனில் அது அத்தகைய ஊடகத்தில் வெறுமனே பரவாது.
ஒலியின் வேகத்தை தீர்மானித்தல்
ஒலி சமிக்ஞைகள் தொடர்பான அனைத்தும் ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நம் முன்னோர்களுக்கு ஆர்வமாக இருந்தன. இந்த நிகழ்வின் சாரத்தை தீர்மானிக்க கிட்டத்தட்ட அனைத்து சிறந்த விஞ்ஞானிகளும் பணியாற்றினர். பண்டைய உலகம். பண்டைய கணிதவியலாளர்கள் கூட ஒலி உடலின் ஊசலாட்ட இயக்கங்களால் ஏற்படுகிறது என்று நிறுவப்பட்டது. யூக்லிட் மற்றும் டோலமி இதைப் பற்றி எழுதினார்கள். அரிஸ்டாட்டில் ஒலியின் வேகம் வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பதை நிறுவினார். இந்த குறிகாட்டியை தீர்மானிக்க முதல் முயற்சிகள் 17 ஆம் நூற்றாண்டில் F. பேக்கனால் செய்யப்பட்டது. துப்பாக்கிச் சூட்டின் சத்தத்திற்கும் ஒளியின் ஒளிக்கும் இடையே உள்ள நேர இடைவெளிகளை ஒப்பிட்டு வேகத்தை நிறுவ முயன்றார். இந்த முறையின் அடிப்படையில், பாரிஸ் அகாடமி ஆஃப் சயின்ஸில் உள்ள இயற்பியலாளர்கள் குழு முதலில் ஒலி அலையின் வேகத்தை தீர்மானித்தது. IN வெவ்வேறு நிலைமைகள்சோதனை அது 350-390 மீ/வி. ஒலியின் வேகத்தின் தத்துவார்த்த நியாயத்தை முதலில் I. நியூட்டன் தனது "கொள்கைகளில்" கருதினார். உற்பத்தி செய் சரியான வரையறைஇந்த குறிகாட்டியை பி.எஸ். லாப்லேஸ்.
ஒலி வேக சூத்திரங்கள்
வாயு ஊடகங்கள் மற்றும் திரவங்களுக்கு, இதில் ஒலி பரவுகிறது, ஒரு விதியாக, அடியாபாட்டாக, நீட்சி மற்றும் சுருக்கத்துடன் தொடர்புடைய வெப்பநிலை மாற்றம் நீளமான அலை, குறுகிய காலத்தில் விரைவாக சமன் செய்ய முடியாது. வெளிப்படையாக, இந்த காட்டி பல காரணிகளால் பாதிக்கப்படுகிறது. ஒரே மாதிரியான வாயு ஊடகம் அல்லது திரவத்தில் ஒலி அலையின் வேகம் பின்வரும் சூத்திரத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது:
இதில் β என்பது அடியாபாடிக் சுருக்கத்தன்மை, ρ என்பது நடுத்தரத்தின் அடர்த்தி.
பகுதி வழித்தோன்றல்களில், இந்த அளவு பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது:
c 2 = -υ 2 (δρ/δυ) S = -υ 2 Cp/Cυ (δρ/δυ) T,
அங்கு ρ, T, υ - நடுத்தர அழுத்தம், அதன் வெப்பநிலை மற்றும் குறிப்பிட்ட அளவு; எஸ் - என்ட்ரோபி; சிபி - ஐசோபரிக் வெப்ப திறன்; Cυ - ஐசோகோரிக் வெப்ப திறன். எரிவாயு ஊடகத்திற்கு இந்த சூத்திரம் இப்படி இருக்கும்:
c 2 = ζkT/m= ζRt/M = ζR(t + 273.15)/M = ά 2 T,
இதில் ζ என்பது அடியாபாடிக் மதிப்பு: பாலிஅடோமிக் வாயுக்களுக்கு 4/3, மோனாடோமிக் வாயுக்களுக்கு 5/3, டயட்டோமிக் வாயுக்களுக்கு 7/5 (காற்று); ஆர் - வாயு மாறிலி (உலகளாவிய); டி - முழுமையான வெப்பநிலை, கெல்வின்களில் அளவிடப்படுகிறது; k என்பது போல்ட்ஸ்மேனின் மாறிலி; t - வெப்பநிலை ° C இல்; எம் - மோலார் வெகுஜன; மீ - மூலக்கூறு எடை; ά 2 = ζR/ எம்.
திடப்பொருளில் ஒலியின் வேகத்தை தீர்மானித்தல்
ஒரே மாதிரியான ஒரு திடமான உடலில், அவற்றின் பரவலின் திசையுடன் தொடர்புடைய அதிர்வுகளின் துருவமுனைப்பில் வேறுபடும் இரண்டு வகையான அலைகள் உள்ளன: குறுக்கு (S) மற்றும் நீளமான (P). முதல் (C S) இன் வேகம் எப்போதும் இரண்டாவது (C P) விட குறைவாகவே இருக்கும்:
C P 2 = (K + 4/3G)/ρ = E(1 - v)/(1 + v)(1-2v)ρ;
C S 2 = G/ρ = E/2(1 + v)ρ,
எங்கே K, E, G - சுருக்க, இளம், வெட்டு மாடுலி; v - பாய்சன் விகிதம். திடப்பொருளில் ஒலியின் வேகத்தைக் கணக்கிடும் போது, அடியாபாடிக் மீள் மாடுலி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
மல்டிஃபேஸ் மீடியாவில் ஒலியின் வேகம்
மல்டிஃபேஸ் மீடியாவில், ஆற்றலின் உறுதியற்ற உறிஞ்சுதல் காரணமாக, ஒலியின் வேகம் அதிர்வு அதிர்வெண்ணை நேரடியாக சார்ந்துள்ளது. இரண்டு-கட்ட நுண்துளை ஊடகத்தில், இது பயோ-நிகோலேவ்ஸ்கி சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடப்படுகிறது.
முடிவுரை
ஒரு ஒலி அலையின் வேகத்தை அளவிடுவது தீர்மானிக்கப் பயன்படுகிறது பல்வேறு பண்புகள்திடப்பொருட்களின் மீள் தொகுதி, திரவங்கள் மற்றும் வாயுக்களின் சுருக்கத்தன்மை போன்ற பொருட்கள். அசுத்தங்களைக் கண்டறிவதற்கான ஒரு உணர்திறன் முறை ஒலி அலை வேகத்தில் சிறிய மாற்றங்களை அளவிடுவதாகும். திடப்பொருட்களில், இந்த குறிகாட்டியின் ஏற்ற இறக்கம் குறைக்கடத்திகளின் பேண்ட் கட்டமைப்பைப் படிக்க அனுமதிக்கிறது. ஒலியின் வேகம் மிக முக்கியமான அளவு, இதன் அளவீடு பல்வேறு வகையான ஊடகங்கள், உடல்கள் மற்றும் பிற பொருட்களைப் பற்றி நிறைய கற்றுக்கொள்ள அனுமதிக்கிறது. அறிவியல் ஆராய்ச்சி. அதைத் தீர்மானிக்கும் திறன் இல்லாமல், பல அறிவியல் கண்டுபிடிப்புகள் சாத்தியமற்றதாக இருக்கும்.
ஒலி அலைகள் பல்வேறு ஊடகங்களில் பரவுகின்றன - திரவ, திட மற்றும் வாயு. வெற்றிடத்தில் மட்டும் அலைகள் உருவாக முடியாது. நடுத்தர அடர்த்தியானது, அதில் ஒலி பரப்புதலின் வேகம் அதிகமாகும். தண்ணீரில், ஒலி அலைகளால் அடையப்படும் வேகம் காற்றில் அவற்றின் பரவலின் வேகத்தை விட நான்கு மடங்கு அதிகமாகும்.
இயற்பியல் பார்வையில் இருந்து இந்த நிகழ்வின் விளக்கம் இங்கே:
ஒரு மீள் ஊடகத்தில் ஒலி வேகமாகப் பயணிக்கிறது. இந்த ஊடகத்தின் அதிக அடர்த்தி, ஒலி அதிர்வுகளின் பரவலுக்கு மிகவும் சாதகமானது. தண்ணீரில் ஒலியின் வேகம் வினாடிக்கு 1500 மீட்டர் அடையும், மற்றும் காற்றில் - 330-340 m/s மட்டுமே வேகம் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது.
ஒப்பிடுகையில், உலோகங்களில் ஒலியின் வேகம் வினாடிக்கு 5000 மீட்டர்.
ஒலி அலைகள் காற்றற்ற இடத்தில் மட்டுமே பரவுவதில்லை, திரவ, வாயு மற்றும் திட ஊடகங்களில், ஒலி அலைகள் அமைதியாக பரவுகின்றன.
ஒரு நேர் கோட்டில் ஒலி அலைகளின் பரவலின் வேகம் நடுத்தரத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது, அலையின் பரவலின் வேகம் அதிகமாகும்.
நீரின் அடர்த்தி காற்றின் அடர்த்தியை விட அதிகமாக உள்ளது, எனவே நீரில் ஒலி அலையின் வேகம் அதிகமாக உள்ளது.
ஒரு வாதமாக, வோலோடியா, நீங்கள் மேற்கோள் காட்டுகிறீர்கள் முக்கிய காரணம். ஆம். ஏனெனில் நீர் வாயுவை விட குறைவான சுருக்கக்கூடிய ஊடகம். மேலும் ஒரு திடமானது ஒரு திரவத்தை விட குறைவாக அழுத்தக்கூடியது (அலை பரவலின் போது). அதிக ஆழத்தில் உள்ள நீர் மேற்பரப்பில் இருப்பதை விட வேகமாக ஒலியை நடத்துகிறது; ஒலியின் வேகத்திற்கும் ஊடகத்தின் அடர்த்திக்கும் இடையே நேர்மாறான விகிதாசார உறவு உள்ளது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், அலை பரவல் ஊடகம் குறைவாக சுருக்கக்கூடியது, அலை வேகமாக நகரும்.
நான் உங்களுக்கு ஒரு தோராயமான ஒப்புமை தருகிறேன். ரயில் நகரத் தொடங்கும் போது, ரயிலில் ஒருவித ஒலி அலைகள் ஓடுகின்றன, மேலும் என்ஜின் நகரத் தொடங்கிய சிறிது நேரத்திற்குப் பிறகு கடைசி கார் நகரத் தொடங்குகிறது. அதே விஷயம், ஆனால் தலைகீழ் வரிசையில், நிறுத்தத்தின் போது நடக்கும். ஊடகம் சுருக்கக்கூடியதாக இருப்பதால், கார்களுக்கு இடையில் ஒரு குறிப்பிட்ட இடைவெளி உள்ளது, இது நடுத்தரத்தின் சுருக்கத்தின் பாத்திரத்தை வகிக்கிறது. தொடங்கும் தருணத்தில் (நிறுத்தும்) முழு ரயிலும் பதட்டமாகவோ அல்லது சுருக்கப்பட்டதாகவோ இருந்தால் (எடுத்துக்காட்டாக, அது கிடைமட்ட மேடையில் இல்லை), கடைசி கார் கிட்டத்தட்ட ஒரே நேரத்தில் என்ஜினுடன் (நிறுத்தும்) தொடங்கும். ஊடகம் சுருக்க முடியாதது மற்றும் அலை மிக வேகமாக பரவுகிறது.
ஒலி என்பது எந்தவொரு பொருளின் ஊடாகவும் பயணிக்கும் அலைகள். காற்று ஒரு அரிதான பொருள், மற்றும் நீர் காற்றை விட மிகவும் அடர்த்தியான பொருள். எனவே, ஒலி அலைகள் காற்றை விட தண்ணீரில் வேகமாக பயணிக்கின்றன.
ஒலி அலைகள் நீளமான மற்றும் குறுக்காக பிரிக்கப்படுகின்றன. ஒலி பரப்புதலின் வேகம் நடுத்தரத்தின் அடர்த்தியைப் பொறுத்தது மற்றும் நீர் மற்றும் வாயு ஊடகத்தில், அடர்த்தி ஏற்ற இறக்கங்கள் குறிப்பிடத்தக்கதாக இல்லாத இடத்தில், ஒலி அலைகள் நீளமாக பரவுகின்றன, அதாவது அதிர்வு திசையில். ஊடகத்தின் துகள்கள் அலையின் இயக்கத்தின் திசையுடன் ஒத்துப்போகின்றன. அடர்த்தியான (திட) உடல்களில், நீளமான இயக்கங்களுக்கு கூடுதலாக, மீள் வெட்டு சிதைவுகளும் ஏற்படுகின்றன, இது நிகழ்வை ஏற்படுத்துகிறது குறுக்கு அலைகள்(வெட்டி); எனவே, துகள்கள் அலையின் பரவல் திசைக்கு செங்குத்தாக ஊசலாடுகின்றன. அலை பரவலின் திசைக்கு கூடுதலாக, ஒலி எதிர்ப்பு மற்றும் ஊடகத்தின் அழுத்தம் ஆகியவை ஒரு பாத்திரத்தை வகிக்கின்றன. கூடுதலாக, ஒலியின் வேகம் பொருட்களின் சுருக்கத்தன்மை போன்ற காரணிகளைப் பொறுத்தது.
தண்ணீருக்கு அடியில் ஒலி காற்றை விட ஐந்து மடங்கு வேகமாக பயணிக்கிறது.
திமிங்கலங்கள் கூட 5 கிலோமீட்டர் தொலைவில் ஒன்றை ஒன்று கேட்கும்.
ஏன் ஒலி நீருக்கடியில் வேகமாகப் பயணிக்கிறது? இது அடர்த்தியைப் பற்றியது!
நீரின் அடர்த்தி காற்றை விட அதிகமாக உள்ளது, ஆனால் உலோகத்தை விட குறைவாக உள்ளது. அதன்படி, ஒலிகள் வித்தியாசமாக அனுப்பப்படும்.
ஆனால் ஒலி அலைகள் மீள் ஊடகங்களில் கூட பரவக்கூடும், எடுத்துக்காட்டாக, நீங்கள் உங்கள் காதை தரையில் வைத்தால், காலடி சத்தம், குளம்புகளின் சத்தம், கார் ஓட்டுதல் மற்றும் பலவற்றை நீங்கள் கேட்கலாம்.
ஒலி என்பது எந்த ஊடகத்திலும் பரவும் மற்றும் புலன்களால் உணரப்படும் இயந்திர அதிர்வுகள். ஏனெனில் உடல் பண்புகள்வெவ்வேறு சூழல்களில், ஒலி அதிர்வுகளின் பரவலின் வேகம் வேறுபட்டது. அடர்த்தியான ஊடகம், அதிக ஒலி பரிமாற்ற வேகம் பணிக்கான பதில்: தண்ணீரில் ஒலி அலைகள் காற்றை விட வேகமாக பயணிக்கின்றன, ஏனெனில் நீர் அதிக அடர்த்தி கொண்டது.
IN சுத்தமான தண்ணீர்ஒலியின் வேகம் வினாடிக்கு 1500 மீட்டர், மேலும் வெப்பமான மற்றும் அதிக உப்பு நீரில் அதிகரிக்கிறது. நீர் காற்றை விட அடர்த்தியானது, எனவே ஒலி வேகமாக பயணிக்கிறது. கூடுதலாக, ஒரு நபர் மண்டை ஓட்டின் எலும்புகள் வழியாக நீருக்கடியில் ஒலியை உணர்கிறார், மேலும் ஒலி இரண்டு காதுகளாலும் உணரப்படுகிறது, இது எல்லா பக்கங்களிலிருந்தும் ஒலிகள் வருவது போல் தோன்றுகிறது.