Koja je brzina zvuka i kako su je pronašli?

Dugi niz godina filozofi su pitali: 'ako drvo padne u šumu i nema nikoga da ga čuje, ispušta li zvuk?' Znanstvenici su odgovorili na to pitanje i nastavili otkrivati ​​koliko brzo taj zvuk putuje. Izračunavanje te brzine nije bilo tako jednostavno kao što se činilo. Za razliku od brzine svjetlosti, brzina zvuka nije konstantna, a različite varijable mijenjaju brzinu kretanja. Znanstvenici su ustrajali i sada razumiju kako zvuk funkcionira, bilo da se radi o glasu soprana ili stablu koje se srušilo na tlo.

Što je zvuk?

Zvuk je energija koju stvaraju vibracije. Kada objekti vibriraju, uzrokuju vibriranje čestica oko njih, što zauzvrat uzrokuje vibriranje više čestica. Ovo je zvučni val. Na primjer, ako drvo padne na tlo, vibracije uzrokovane njegovim slijetanjem stvaraju zvučni val. Zvučni valovi se nastavljaju sve dok im ne ponestane energije i ako postoje uši unutar dometa vala, to se doista može čuti.

pet noći u Freddy's Security Breach xbox

Koja je brzina zvuka?

Kada govorimo o brzini zvuka, većina ljudi misli na brzinu zvučnih valova koji putuju zrakom. Na temperaturi od 68 stupnjeva Fahrenheita, u suhom okruženju, brzina zvuka je oko 767 milja na sat. Brzina se mijenja na različitim temperaturama, a također varira ovisno o plinovima prisutnim u zraku.

Zakon struna

U 6. stoljeću prije Krista, Pitagora, filozof, matematičar i svirač lire, proveo je vrijeme istražujući način na koji zvuk funkcionira. Legenda kaže da je njegov rad na zvuku bio inspiriran viđenjem načina na koji čekići različitih veličina stvaraju različite tonove u kovačkoj radnji. Vjerojatnije je da je eksperimentiranje s duljinom žica njegove lire nadahnulo njegovo otkriće da je frekvencija obrnuto proporcionalna duljini žice. Poznat je kao prvi zakon struna i jedno je od prvih zabilježenih djela o zvučnim valovima.

Sir Isaac Newton

Sir Isaac Newton bio je prvi koji je objavio brzinu za zvuk. Stojeći u kolonadi u Trinity Collegeu, Newton je pljesnuo rukama i izmjerio koliko je vremena trebalo da mu se zvuk odjekne u ušima. Bez moderne mjerne opreme, za mjerenje vremena oslanjao se na njihalo. Njegova brojka, objavljena u Principia Mathematica, bila je manja za oko 15 posto. Formula koju je Newton razvio poboljšao je Pierre-Simon Laplace i poznata je kao Newton-Laplaceova jednadžba.

Mjerenje brzine zvuka pucnjevima

Početkom 1700-ih, velečasni William Durham proveo je eksperimente za mjerenje brzine zvuka. Dok je stajao u tornju s teleskopom, pomoćnici su pucali na brojne lokalne znamenitosti. Durham je promatrao bljesak pucnja i pomoću njihala izmjerio koliko mu je vremena trebalo da čuje zvuk. Kako je znao za koje su udaljenosti bile uključene, brzina zvuka se mogla izračunati i smatra se najranijom razumno točnom procjenom.

Mjerenje brzine zvuka s Kundtovom cijevi

August Kundt je 1866. izumio Kundtovu cijev. Aparat se sastoji od prozirne cijevi koja sadrži malu količinu finog praha. Kada se na jednom kraju cijevi stvori zvuk, prašak se pomiče zvučnim valovima. Taloži se na jednakim razmacima u cijevi, ovisno o valnoj duljini. Mjerenje udaljenosti između hrpa praha omogućuje izračunavanje brzine zvuka. Punjenje Kundtove cijevi različitim plinovima omogućuje mjerenje brzine zvuka u različitim medijima.

Mjerenje brzine zvuka pomoću mikrofona

Najjednostavniji način mjerenja brzine zvuka danas je korištenje dva mikrofona. Osnovni koncept je isti kao i Durhamove sačmarice, ali štoperice i uređaji za brzo snimanje omogućuju kraću udaljenost između izvora zvuka i mjernog uređaja. Zvuk također može biti mekši od pucnjave.

Učinci nadmorske visine

Temperatura ima najveći utjecaj na brzinu zvuka. U bilo kojem idealnom plinu, s konstantnim sastavom, brzina zvuka ovisi isključivo o temperaturi. Zvuk se usporava kako temperatura pada, što znači da se zvučni valovi kreću sporije na većim visinama. Zbog toga se opća brzina zvuka mjeri na razini mora i temelji se na specifičnoj temperaturi.

duge pixie rezove okruglog lica

Zvuk u različitim tvarima

Budući da zvuk nastaje vibracijom čestica, potreban mu je medij za kretanje. To znači da u vakuumu nema zvuka, ali također znači da se zvuk može kretati kroz tvari koje nisu zrak. Zapravo, zvuk se najsporije kreće kroz plinove. Kreće se više od četiri puta brže u vodi i 15 puta brže kroz željezo.

Probijanje zvučne barijere

Iako su rani aeronautički inženjeri vjerovali da je brzina zvuka prepreka koju će biti nemoguće nadmašiti, objekti koje je napravio čovjek prvi put su je probili prije nekoliko stoljeća. Prasak koji se čuje iz biča je zvučni bum, a čak su i rani meci putovali brže od brzine zvuka. Chuck Yaeger postao je prva osoba koja je letjela brže od zvuka u ravnom letu 1947. Godine 2012. Felix Baumgartner postao je prva osoba koja je putovala brže od zvuka bez vozila kada je skočio padobranom sa 120.000 stopa.