คลื่นเสียง (Sound wave) คือ คลื่นกล (Mechanical wave) ตามยาวที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ หรือ “แหล่งกำเนิดเสียง” ซึ่งต้องอาศัยตัวกลาง (Medium) ในการเคลื่อนที่คลื่นเสียง สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ ไม่ว่าจะเป็นวัตถุของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ คลื่นเสียงนั้น มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับคลื่นอื่นๆ เช่น แอมพลิจูด (Amplitude) ความเร็ว (Velocity) หรือ ความถี่ (Frequency) Show
เสียง (Sound) คือ การถ่ายทอดพลังงานจากการสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงผ่านโมเลกุลของตัวกลางไปยังผู้รับ โดยที่หูของเรานั้น สามารถรับรู้ถึงการสั่นสะเทือนของโมเลกุลเหล่านี้ได้ และได้ทำการแปลผลลัพธ์ออกมาในรูปของเสียงต่างๆ การเคลื่อนที่ของคลื่นเสียง เมื่อวัตถุเกิดการเคลื่อนที่หรือถูกกระทำด้วยแรงจากภายนอก ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนของโมเลกุลภายในวัตถุนั้น ซึ่งส่งผลไปยังอนุภาคของอากาศหรือตัวกลางที่อยู่บริเวณโดยรอบ ก่อให้เกิดการรบกวนหรือการถ่ายโอนพลังงาน ผ่านการสั่นและการกระทบกันเป็นวงกว้างทำให้อนุภาคของอากาศเกิด “การบีบอัด” (Compression) เมื่อเคลื่อนที่กระทบกัน และ “การยืดขยาย” (Rarefaction) เมื่อเคลื่อนที่กลับตำแหน่งเดิม ดังนั้น คลื่นเสียง จึงเรียกว่า “คลื่นความดัน” (Pressure wave) เพราะอาศัยการผลักดันกันของโมเลกุลในตัวกลางในการเคลื่อนที่ ตัวกลาง (Medium) จึงกลายเป็นปัจจัยสำคัญต่อการได้ยินเสียง เพราะคลื่นเสียงเคลื่อนที่โดยอาศัยตัวกลางในการถ่ายทอดพลังงานเท่านั้น ส่งผลให้ในภาวะสุญญากาศ ซึ่งเป็นพื้นที่ว่างที่ไม่มีอนุภาคตัวกลางใดๆ คลื่นเสียงจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านไปได้  นอกจากนี้ สถานะและอุณหภูมิของตัวกลางยังเป็นตัวแปรสำคัญในการกำหนดความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงอีกด้วย ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว เสียงเคลื่อนที่ผ่านวัตถุของแข็งได้ดีกว่าของเหลวและก๊าซ ตารางการเคลื่อนที่ของคลื่นเสียงผ่านตัวกลางทั้ง 3 สถานะ ตัวกลาง อุณหภูมิ (องศาเซลเซียส) ความเร็ว (เมตรต่อวินาที) ก๊าซ (Gases)อากาศ 0 331 อากาศ 20 343 ฮีเลียม 0 965 ไฮโดรเจน 20 1,286 ของเหลว (Liquids)ปรอท 25 1,450 น้ำ 25 1,493 น้ำทะเล 25 1,533 ของแข็ง (Solids)ยาง – 60 ทองคำ – 3,240 แก้ว – 5,640 เหล็ก – 5,960 เพชร – 12,000 อ้างอิง schoolnet.org.za, Soundproofpanda.comสมบัติของเสียง การสะท้อน (Reflection) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงไปกระทบสิ่งกีดขวาง ส่งผลให้เกิดการสะท้อนกลับของเสียงที่เรียกว่า “เสียงสะท้อน” (Echo) ซึ่งโดยปกติแล้ว เสียงที่ผ่านไปยังสมองจะติดประสาทหูราว 0.1 วินาที ดังนั้นเสียงที่สะท้อนกลับมาช้ากว่า 0.1 วินาที ทำให้หูของเราสามารถแยกเสียงจริงและเสียงสะท้อนออกจากกันได้ นอกจากนี้ หากมุมที่รับเสียงสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบของเสียงจะส่งผลให้เสียงสะท้อนมีระดับความดังสูงที่สุดอีกด้วย การหักเห (Refraction) คือ การเคลื่อนที่ของเสียงผ่านตัวกลางต่างชนิดกัน หรือการเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่มีอุณหภูมิต่างกัน ส่งผลให้อัตราเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของเสียงเปลี่ยนไป การเลี้ยวเบน (Diffraction) คือ การเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางหรือเลี้ยวเบนผ่านช่องว่างต่างๆของเสียง โดยคลื่นเสียงที่มีความถี่และความยาวคลื่นมาก สามารถเดินทางอ้อมสิ่งกีดขวางได้ดีกว่าคลื่นสั้นที่มีความถี่ต่ำ การแทรกสอด (Interference) เกิดจากการปะทะกันของคลื่นเสียงจากหลายแหล่งกำเนิด ซึ่งอาจทำให้เกิดเสียงที่ดังขึ้นหรือเบาลงกว่าเดิม หากคลื่นเสียงที่มีความถี่ต่างกันเล็กน้อย (ไม่เกิน 7 เฮิรตซ์) เมื่อเกิดการแทรกสอดกันจะทำให้เกิดเสียงบีตส์ (Beats) ความเร็วของเสียงเป็นระยะทางที่เดินทางต่อหน่วยของเวลาโดยคลื่นเสียงในขณะที่มันแพร่กระจายผ่านยืดหยุ่นกลาง ที่ 20 ° C (68 ° F) ความเร็วของเสียงในอากาศอยู่ที่ประมาณ 343 เมตรต่อวินาที (1,235 กม. / ชม. 1,125 ฟุต / วินาที 767 ไมล์ต่อชั่วโมง 667 นิวตัน) หรือ 1 กิโลเมตรใน2.9 วินาทีหรือ 1 ไมล์4.7 s ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและตัวกลางที่คลื่นเสียงแพร่กระจาย ความเร็วของเสียงในก๊าซอุดมคติขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและองค์ประกอบเท่านั้น ความเร็วมีการพึ่งพาความถี่และความกดดันในอากาศธรรมดาเล็กน้อยโดยเบี่ยงเบนไปจากพฤติกรรมในอุดมคติเล็กน้อย ในการพูดภาษาพูดที่ความเร็วของเสียงหมายถึงความเร็วของคลื่นเสียงในอากาศ แต่ความเร็วของเสียงที่แตกต่างกันไปจากสารสาร: โดยทั่วไปเสียงเดินทางช้าที่สุดในก๊าซได้เร็วขึ้นในของเหลวและเร็วที่สุดในของแข็ง ตัวอย่างเช่นในขณะที่เสียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว343 m / sในอากาศเสียงจะเคลื่อนที่ที่1,481 m / sในน้ำ (เร็วขึ้นเกือบ 4.3 เท่า) และที่เหล็ก5,120 m / s (เร็วขึ้นเกือบ 15 เท่า) ในวัสดุที่มีความแข็งเป็นพิเศษเช่นเพชรเสียงจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 12,000 เมตรต่อวินาที (39,000 ฟุต / วินาที) [1]- ความเร็วในอากาศประมาณ 35 เท่าและเร็วที่สุดที่สามารถเดินทางได้ภายใต้สภาวะปกติ คลื่นเสียงในของแข็งประกอบด้วยคลื่นอัด (เช่นเดียวกับในก๊าซและของเหลว) และคลื่นเสียงประเภทอื่นเรียกว่าคลื่นเฉือนซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในของแข็ง คลื่นแรงเฉือนในของแข็งมักจะเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันเช่นการจัดแสดงในseismologyความเร็วของคลื่นการบีบอัดในของแข็งจะถูกกำหนดโดยขนาดกลางของการอัด , โมดูลัสเฉือนและความหนาแน่น ความเร็วของคลื่นเฉือนจะพิจารณาจากโมดูลัสและความหนาแน่นของแรงเฉือนของวัสดุที่เป็นของแข็งเท่านั้น ในพลศาสตร์ของไหลความเร็วของเสียงในตัวกลางของของไหล (ก๊าซหรือของเหลว) ถูกใช้เป็นตัววัดสัมพัทธ์สำหรับความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง อัตราส่วนของความเร็วของวัตถุกับความเร็วของเสียงในของเหลวที่เรียกว่าวัตถุเลขมัค กล่าวกันว่าวัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่ามัค1กำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว เหนือเสียง 1687 Principia ของเซอร์ไอแซกนิวตันรวมการคำนวณความเร็วของเสียงในอากาศที่ 979 ฟุตต่อวินาที (298 เมตร / วินาที) ต่ำเกินไปประมาณ 15% [2]ความคลาดเคลื่อนส่วนใหญ่เกิดจากการละเลยผลกระทบ (ไม่ทราบแน่ชัด) ของอุณหภูมิที่ผันผวนอย่างรวดเร็วในคลื่นเสียง (ในแง่สมัยใหม่การบีบอัดคลื่นเสียงและการขยายตัวของอากาศเป็นกระบวนการอะเดียแบติกไม่ใช่กระบวนการความร้อน ) ข้อผิดพลาดนี้ได้รับการแก้ไขในภายหลังโดยLaplace [3] ในช่วงศตวรรษที่ 17 มีความพยายามหลายครั้งในการวัดความเร็วของเสียงอย่างแม่นยำรวมถึงความพยายามของMarin Mersenneในปี 1630 (1,380 ฟุตต่อวินาทีของชาวปารีส), Pierre Gassendiในปี 1635 (1,473 ฟุตต่อวินาทีของชาวปารีส) และRobert Boyle (1,125 ฟุตของชาวปารีสต่อ วินาที). [4]ใน 1709 นายวิลเลียมเดอร์แฮม , อธิการบดีของ Upminster ตีพิมพ์เป็นวัดที่ถูกต้องมากขึ้นของความเร็วของเสียงที่ 1,072 ฟุตกรุงปารีสต่อวินาที[4] ( เท้าปารีเซียงคือ 325 มม. ซึ่งยาวกว่ามาตรฐาน "ตีนผีสากล" ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันซึ่งกำหนดไว้อย่างเป็นทางการในปี 2502 คือ 304.8 มม. ทำให้ความเร็วของเสียงอยู่ที่ 20 ° C (68 ° F) 1,055 ฟุตต่อวินาทีแบบปารีส) Derham ใช้กล้องโทรทรรศน์จากหอคอยของโบสถ์เซนต์ลอเรนซ์อัพมินสเตอร์เพื่อสังเกตการยิงแฟลชของปืนลูกซองระยะไกลจากนั้นวัดเวลาจนกระทั่งเขาได้ยินเสียงปืนด้วยลูกตุ้มครึ่งวินาที การวัดเกิดขึ้นจากเสียงปืนจากสถานที่สำคัญในท้องถิ่นหลายแห่งรวมถึงโบสถ์North Ockendon ระยะทางเป็นที่รู้กันโดยการหารูปสามเหลี่ยมดังนั้นจึงคำนวณความเร็วที่เสียงเดินทางได้ [5] แนวคิดพื้นฐาน[ แก้ไข]การถ่ายทอดเสียงสามารถแสดงได้โดยใช้แบบจำลองที่ประกอบด้วยอาร์เรย์ของวัตถุทรงกลมที่เชื่อมต่อกันด้วยสปริง ในแง่ของวัสดุจริงทรงกลมเป็นตัวแทนของโมเลกุลของวัสดุและสปริงเป็นตัวแทนของพันธะระหว่างพวกมัน เสียงผ่านระบบโดยการบีบอัดและขยายสปริงส่งพลังงานอะคูสติกไปยังทรงกลมที่อยู่ใกล้เคียง สิ่งนี้ช่วยส่งพลังงานไปยังสปริง (พันธะ) ของทรงกลมที่อยู่ใกล้เคียงและอื่น ๆ ความเร็วของเสียงในแบบจำลองขึ้นอยู่กับความแข็ง / ความแข็งแกร่งของสปริงและมวลของทรงกลม ตราบใดที่ระยะห่างของทรงกลมยังคงคงที่สปริง / พันธะที่แข็งกว่าจะส่งพลังงานได้เร็วกว่าในขณะที่ทรงกลมขนาดใหญ่จะส่งพลังงานได้ช้าลง ในวัสดุที่จริงความแข็งของสปริงเป็นที่รู้จักกันในฐานะ " ยืดหยุ่นโมดูลัส " และสอดคล้องกับมวลวัสดุที่มีความหนาแน่นเนื่องจากสิ่งอื่น ๆ มีค่าเท่ากัน ( ceteris paribus ) เสียงจะเคลื่อนที่ช้าลงในวัสดุที่มีรูพรุนและเร็วกว่าในวัสดุที่แข็งกว่า นอกจากนี้ยังสามารถเข้าใจผลกระทบเช่นการกระจายและการสะท้อนได้โดยใช้แบบจำลองนี้[ ต้องการอ้างอิง ] ตัวอย่างเช่นเสียงจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่านิกเกิล 1.59 เท่าเมื่อเทียบกับบรอนซ์เนื่องจากนิกเกิลมีความแข็งมากกว่าที่ความหนาแน่นเท่ากัน ในทำนองเดียวกันเสียงจะเดินทางในก๊าซไฮโดรเจนเบา ( โปรเทียม ) ได้เร็วกว่าก๊าซไฮโดรเจน ( ดิวเทอเรียม ) ประมาณ 1.41 เท่าเนื่องจากดิวเทอเรียมมีคุณสมบัติใกล้เคียงกัน แต่มีความหนาแน่นเป็นสองเท่า ในขณะเดียวกันเสียง "ประเภทการบีบอัด" จะเดินทางในของแข็งได้เร็วกว่าในของเหลวและเร็วกว่าในของเหลวเนื่องจากของแข็งบีบอัดได้ยากกว่าของเหลวในขณะที่ของเหลวจะบีบอัดได้ยากกว่า มากกว่าก๊าซ หนังสือเรียนบางเล่มเข้าใจผิดว่าความเร็วของเสียงจะเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่น แนวคิดนี้แสดงให้เห็นโดยการนำเสนอข้อมูลของวัสดุสามชนิดเช่นอากาศน้ำและเหล็กซึ่งแต่ละชนิดมีความสามารถในการบีบอัดที่แตกต่างกันอย่างมากซึ่งมากกว่าที่จะชดเชยความแตกต่างของความหนาแน่น ตัวอย่างที่แสดงให้เห็นถึงผลกระทบทั้งสองคือเสียงเดินทางในน้ำได้เร็วกว่าอากาศเพียง 4.3 เท่าแม้จะมีความแตกต่างกันอย่างมากในการบีบอัดของสื่อทั้งสอง เหตุผลก็คือความหนาแน่นของน้ำที่มากขึ้นซึ่งทำให้เสียงในน้ำช้าลงเมื่อเทียบกับอากาศเกือบจะชดเชยความแตกต่างของการบีบอัดในสื่อทั้งสอง ตัวอย่างที่ใช้งานได้จริงสามารถสังเกตได้ในเอดินบะระเมื่อ "ปืนหนึ่งโอนาฬิกา" ถูกยิงที่ปลายด้านตะวันออกของปราสาทเอดินเบิร์ก เมื่อยืนอยู่ที่ฐานด้านตะวันตกสุดของ Castle Rock เสียงปืนดังผ่านหินเล็กน้อยก่อนที่มันจะมาถึงทางอากาศบางส่วนล่าช้าจากเส้นทางที่ยาวกว่าเล็กน้อย จะมีประสิทธิภาพอย่างยิ่งหากมีการยิงปืนหลายกระบอกเช่น "วันประสูติของพระราชินี" คลื่นแรงอัดและแรงเฉือน[ แก้ไข]คลื่นพัลส์ความดันหรือคลื่นบีบอัด ( คลื่นตามยาว ) ถูกคุมขังอยู่ในระนาบ นี่เป็นคลื่นเสียงชนิดเดียวที่เคลื่อนที่ในของเหลว (ก๊าซและของเหลว) คลื่นประเภทความดันอาจเคลื่อนที่ในของแข็งพร้อมกับคลื่นประเภทอื่น ๆ ( คลื่นตามขวางดูด้านล่าง) คลื่นตามขวางที่ส่งผลกระทบต่ออะตอมที่ถูกกักขังอยู่ในระนาบ คลื่นเสียงชนิดเพิ่มเติมนี้ (คลื่นยืดหยุ่นชนิดเพิ่มเติม) จะเดินทางในของแข็งเท่านั้นเนื่องจากต้องใช้การเคลื่อนที่แบบเฉือนด้านข้างซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยการมีความยืดหยุ่นในของแข็ง การเคลื่อนที่แบบเฉือนด้านข้างอาจเกิดขึ้นในทิศทางใดก็ได้ซึ่งเป็นมุมฉากกับทิศทางการเดินทางของคลื่น (แสดงที่นี่เพียงทิศทางเดียวที่มุมฉากกับระนาบ) นอกจากนี้ทิศทางเฉือนมุมฉากอาจเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและระยะทางส่งผลให้เกิดโพลาไรเซชันของคลื่นเฉือนประเภทต่างๆ ในก๊าซหรือของเหลวเสียงประกอบด้วยคลื่นอัด ในของแข็งคลื่นจะแพร่กระจายเป็นสองประเภทที่แตกต่างกันคลื่นตามยาวมีความเกี่ยวข้องกับการบีบอัดและการบีบอัดในทิศทางของการเดินทางและเป็นกระบวนการเดียวกันในก๊าซและของเหลวมีคลื่นแบบอัดคล้ายคลึงในของแข็ง รองรับเฉพาะคลื่นการบีบอัดในก๊าซและของเหลวเท่านั้น คลื่นประเภทเพิ่มเติมคือคลื่นตามขวางหรือที่เรียกว่าคลื่นเฉือนเกิดขึ้นเฉพาะในของแข็งเนื่องจากของแข็งเท่านั้นที่รองรับการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่น เกิดจากการเสียรูปยืดหยุ่นของตัวกลางที่ตั้งฉากกับทิศทางการเดินทางของคลื่น ทิศทางของการเปลี่ยนรูปแบบเฉือนเรียกว่า " โพลาไรเซชัน " ของคลื่นประเภทนี้ โดยทั่วไปคลื่นตามขวางเกิดขึ้นเป็นคู่ของโพลาไรซ์ มุมฉาก คลื่นที่แตกต่างกันเหล่านี้ (คลื่นบีบอัดและโพลาไรซ์ที่แตกต่างกันของคลื่นเฉือน) อาจมีความเร็วต่างกันที่ความถี่เดียวกัน ดังนั้นพวกเขาจึงมาถึงผู้สังเกตการณ์ในเวลาที่ต่างกันตัวอย่างที่รุนแรงเช่นแผ่นดินไหวซึ่งคลื่นแรงอัดที่รุนแรงมาถึงก่อนและโยกคลื่นตามขวางในไม่กี่วินาทีต่อมา ความเร็วของคลื่นการบีบอัดในของเหลวจะถูกกำหนดโดยขนาดกลางของการอัดและความหนาแน่น ในของแข็งคลื่นการบีบอัดนั้นคล้ายคลึงกับในของเหลวขึ้นอยู่กับความสามารถในการบีบอัดและความหนาแน่น แต่ด้วยปัจจัยเพิ่มเติมของโมดูลัสเฉือนซึ่งส่งผลต่อคลื่นการบีบอัดเนื่องจากพลังงานยืดหยุ่นนอกแกนซึ่งสามารถส่งผลต่อความตึงเครียดและการผ่อนคลายที่มีประสิทธิภาพในการบีบอัด . ความเร็วของคลื่นเฉือนซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในของแข็งนั้นพิจารณาจากโมดูลัสและความหนาแน่นของแรงเฉือนของวัสดุที่เป็นของแข็ง สมการ[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงในสัญกรณ์ทางคณิตศาสตร์แสดงตามอัตภาพด้วยcจากภาษาละตินceleritasแปลว่า "ความเร็ว" สำหรับของเหลวโดยทั่วไปความเร็วของเสียงcกำหนดโดยสมการนิวตัน - ลาปลาซ: ค=เคsρ,{\ displaystyle c = {\ sqrt {\ frac {K_ {s}} {\ rho}}},}ที่ไหน
ดังนั้นความเร็วของเสียงจะเพิ่มขึ้นตามความแข็ง (ความต้านทานของตัวยางยืดต่อการเปลี่ยนรูปโดยแรงที่กระทำ) ของวัสดุและลดลงเมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้น สำหรับก๊าซในอุดมคติโมดูลัสจำนวนมากKเป็นเพียงความดันของก๊าซคูณด้วยดัชนีอะเดียแบติกที่ไม่มีมิติซึ่งมีค่าประมาณ 1.4 สำหรับอากาศภายใต้สภาวะความดันและอุณหภูมิปกติ สำหรับสมการทั่วไปของสถานะถ้าใช้กลศาสตร์คลาสสิกความเร็วของเสียงcจะได้รับ[6]ดังนี้: พิจารณาขยายพันธุ์คลื่นเสียงที่ความเร็วผ่านท่อสอดคล้องกับแกนและมีพื้นที่หน้าตัดของ ในช่วงเวลาที่มันเคลื่อนยาว ในสภาวะที่อัตราการไหลของมวลจะต้องเหมือนกันที่ปลายทั้งสองข้างของหลอดดังนั้นการไหลของมวล ต่อกฎข้อที่สองของนิวตันที่แรงดันการไล่ระดับสีให้เร่ง:v{\ displaystyle v} และดังนั้นจึง: c=(∂P∂ρ)s,{\displaystyle c={\sqrt {\left({\frac {\partial P}{\partial \rho }}\right)_{s}}},}ที่ไหน
ถ้าความสัมพันธ์ผลกระทบที่มีความสำคัญความเร็วของเสียงที่มีการคำนวณจากสมการออยเลอร์ความสัมพันธ์ ในตัวกลางที่ไม่มีการกระจายความเร็วของเสียงจะไม่ขึ้นอยู่กับความถี่เสียงดังนั้นความเร็วของการขนส่งพลังงานและการแพร่กระจายของเสียงจึงเท่ากันสำหรับทุกความถี่ อากาศซึ่งเป็นส่วนผสมของออกซิเจนและไนโตรเจนถือเป็นตัวกลางที่ไม่กระจายตัว อย่างไรก็ตามอากาศมี CO 2จำนวนเล็กน้อยซึ่งเป็นตัวกลางในการกระจายและทำให้เกิดการกระจายตัวสู่อากาศที่ความถี่อัลตราโซนิก ( > 28 kHz ) [7] ในกลางกระจายความเร็วของเสียงเป็นหน้าที่ของความถี่ของเสียงผ่านความสัมพันธ์การกระจายตัว แต่ละองค์ประกอบแพร่กระจายความถี่ที่ความเร็วของตัวเองที่เรียกว่าความเร็วเฟสในขณะที่การใช้พลังงานของแพร่กระจายความวุ่นวายที่ที่ความเร็วกลุ่ม ปรากฏการณ์เดียวกันนี้เกิดขึ้นกับคลื่นแสง ดูคำอธิบายเกี่ยวกับ การกระจายแสง การพึ่งพาคุณสมบัติของสื่อ[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงมีความผันแปรและขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารที่คลื่นเคลื่อนที่ ในของแข็งความเร็วของคลื่นตามขวาง (หรือเฉือน) ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนรูปของแรงเฉือนภายใต้ความเค้นเฉือน (เรียกว่าโมดูลัสเฉือน ) และความหนาแน่นของตัวกลาง ยาว (หรือการบีบอัด) คลื่นในของแข็งขึ้นอยู่กับสองปัจจัยเดียวกันด้วยนอกเหนือจากการพึ่งพาการอัด ในของเหลวความสามารถในการบีบอัดและความหนาแน่นของตัวกลางเท่านั้นที่เป็นปัจจัยสำคัญเนื่องจากของเหลวไม่ส่งผ่านความเค้นเฉือน ในของเหลวที่แตกต่างกันเช่นของเหลวที่เต็มไปด้วยฟองก๊าซความหนาแน่นของของเหลวและการอัดของก๊าซที่ส่งผลกระทบต่อความเร็วของเสียงในลักษณะที่มีสารเติมแต่งที่แสดงให้เห็นในผลช็อคโกแลตร้อน ในก๊าซความสามารถในการบีบอัดแบบอะเดียแบติกเกี่ยวข้องโดยตรงกับความดันผ่านอัตราส่วนความจุความร้อน (ดัชนีอะเดียแบติก) ในขณะที่ความดันและความหนาแน่นมีความสัมพันธ์ผกผันกับอุณหภูมิและน้ำหนักโมเลกุลจึงทำให้คุณสมบัติที่เป็นอิสระอย่างสมบูรณ์ของอุณหภูมิและโครงสร้างโมเลกุลเท่านั้นที่สำคัญ (ความจุความร้อน อัตราส่วนอาจถูกกำหนดโดยอุณหภูมิและโครงสร้างโมเลกุล แต่น้ำหนักโมเลกุลอย่างง่ายไม่เพียงพอที่จะระบุได้) แพร่กระจายได้เร็วกว่าในเสียงต่ำน้ำหนักโมเลกุลก๊าซเช่นฮีเลียมกว่าที่มันจะอยู่ในก๊าซที่หนักกว่าเช่นซีนอน สำหรับก๊าซเชิงเดี่ยวความเร็วของเสียงจะอยู่ที่ประมาณ 75% ของความเร็วเฉลี่ยที่อะตอมเคลื่อนที่ในก๊าซนั้น สำหรับก๊าซในอุดมคติที่กำหนดองค์ประกอบของโมเลกุลจะคงที่ดังนั้นความเร็วของเสียงจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของมันเท่านั้น ที่อุณหภูมิคงที่ความดันของก๊าซไม่มีผลต่อความเร็วของเสียงเนื่องจากความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้นและเนื่องจากความดันและความหนาแน่น(ตามสัดส่วนกับความดันด้วย) มีผลกระทบที่เท่ากัน แต่ตรงกันข้ามกับความเร็วของเสียงและการมีส่วนร่วมทั้งสองจะยกเลิกอย่างแน่นอน ในทำนองเดียวกันคลื่นการบีบอัดในของแข็งขึ้นอยู่กับทั้งความสามารถในการบีบอัดและความหนาแน่นเช่นเดียวกับในของเหลว แต่ในก๊าซความหนาแน่นจะมีส่วนช่วยในการบีบอัดในลักษณะที่บางส่วนของแต่ละคุณลักษณะจะออกมาโดยเหลือเพียงการพึ่งพาอุณหภูมิเท่านั้น น้ำหนักโมเลกุลและอัตราส่วนความจุความร้อนซึ่งสามารถหาได้โดยอิสระจากอุณหภูมิและองค์ประกอบของโมเลกุล (ดูอนุพันธ์ด้านล่าง) ดังนั้นสำหรับก๊าซที่ให้มาตัวเดียว (โดยสมมติว่าน้ำหนักโมเลกุลไม่เปลี่ยนแปลง) และในช่วงอุณหภูมิที่น้อย (ซึ่งความจุความร้อนค่อนข้างคงที่) ความเร็วของเสียงจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของก๊าซเท่านั้น ในสูตรพฤติกรรมของก๊าซที่ไม่เหมาะซึ่งจะใช้สมการของก๊าซแวนเดอร์วาลส์ความได้สัดส่วนไม่แน่นอนและมีการพึ่งพาความเร็วเสียงเล็กน้อยกับความดันของก๊าซ ความชื้นมีผลขนาดเล็ก แต่ที่วัดได้อยู่กับความเร็วของเสียง (ก่อให้เกิดการเพิ่มขึ้นประมาณ 0.1% -0.6%) เพราะออกซิเจนและไนโตรเจนโมเลกุลของอากาศจะถูกแทนที่ด้วยโมเลกุลเบาของน้ำ นี่คือเอฟเฟกต์การผสมอย่างง่าย การเปลี่ยนแปลงระดับความสูงและผลกระทบสำหรับอะคูสติกบรรยากาศ[ แก้ไข]ความหนาแน่นและความดันลดลงอย่างราบรื่นตามระดับความสูง แต่อุณหภูมิ (สีแดง) ไม่ได้ ความเร็วของเสียง (สีน้ำเงิน) ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ซับซ้อนที่ระดับความสูงเท่านั้นและสามารถคำนวณได้จากความหนาแน่นที่แยกได้และผลกระทบของความดันที่มีต่อความเร็วของเสียงจะยกเลิกซึ่งกันและกัน ความเร็วของเสียงจะเพิ่มขึ้นตามความสูงในสองพื้นที่ของสตราโตสเฟียร์และเทอร์โมสเฟียร์เนื่องจากผลกระทบจากความร้อนในภูมิภาคเหล่านี้ ในชั้นบรรยากาศของโลกเป็นปัจจัยที่ส่งผลกระทบต่อหัวหน้าความเร็วของเสียงเป็นอุณหภูมิสำหรับแก๊สอุดมคติให้มีความจุความร้อนอย่างต่อเนื่องและองค์ประกอบความเร็วของเสียงจะขึ้นอยู่แต่เพียงผู้เดียวกับอุณหภูมิ; ดูรายละเอียดด้านล่าง ในกรณีที่ดีเช่นนี้ผลกระทบของความหนาแน่นที่ลดลงและความดันที่ลดลงของระดับความสูงจะยกเลิกซึ่งกันและกันเพื่อประหยัดผลกระทบที่เหลือของอุณหภูมิ เนื่องจากอุณหภูมิ (และความเร็วของเสียง) ลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นถึง11 กม.เสียงจึงหักเหขึ้นด้านบนห่างจากผู้ฟังที่อยู่บนพื้นทำให้เกิดเงาอะคูสติกที่ระยะห่างจากแหล่งกำเนิด[8]การลดลงของความเร็วของเสียงที่มีความสูงจะเรียกว่าเป็นเชิงลบลาดความเร็วเสียง อย่างไรก็ตามมีการเปลี่ยนแปลงในแนวโน้มที่สูงกว่า11 กม . โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบรรยากาศข้างต้นเกี่ยวกับ20 กม.ความเร็วของการเพิ่มขึ้นของเสียงที่มีความสูงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิความร้อนจากภายในชั้นโอโซน สิ่งนี้ทำให้เกิดการไล่ระดับเสียงที่มีความเร็วเป็นบวกในภูมิภาคนี้ ยังคงมีอีกพื้นที่หนึ่งของการไล่ระดับสีเชิงบวกเกิดขึ้นที่ระดับความสูงมากในเทอร์โมสเฟียร์ที่มีชื่อเหมาะเจาะเหนือ90 กม . สูตรสำหรับอากาศแห้ง[ แก้ไข]การประมาณความเร็วของเสียงในอากาศแห้งโดยพิจารณาจากอัตราส่วนความจุความร้อน (สีเขียว) เทียบกับการขยายตัวของเทย์เลอร์ที่ถูกตัดทอน(สีแดง) ความเร็วโดยประมาณของเสียงในอากาศแห้ง (ความชื้น 0%) หน่วยเป็นเมตรต่อวินาทีที่อุณหภูมิใกล้0 ° Cสามารถคำนวณได้จาก cair=(331.3+0.606⋅ϑ) m/s,{\displaystyle c_{\mathrm {air} }=(331.3+0.606\cdot \vartheta )~~~\mathrm {m/s} ,}ที่เป็นอุณหภูมิองศาเซลเซียส (° C) [9]ϑ{\displaystyle \vartheta } สมการนี้ได้มาจากสองพจน์แรกของการขยายเทย์เลอร์ของสมการที่แม่นยำยิ่งขึ้นต่อไปนี้: cair=331.3 1+ϑ273.15 m/s.{\displaystyle c_{\mathrm {air} }=331.3~{\sqrt {1+{\frac {\vartheta }{273.15}}}}~~~~\mathrm {m/s} .}การหารส่วนแรกและการคูณส่วนที่สองทางด้านขวามือด้วย√ 273.15จะได้รูปแบบที่เท่ากันทุก ประการ cair=20.05 ϑ+273.15 m/s.{\displaystyle c_{\mathrm {air} }=20.05~{\sqrt {\vartheta +273.15}}~~~~\mathrm {m/s} .}ซึ่งสามารถเขียนเป็นไฟล์ cair=20.05 T m/s{\displaystyle c_{\mathrm {air} }=20.05~{\sqrt {T}}~~~~\mathrm {m/s} }ที่Tหมายถึงอุณหภูมิอุณหพลศาสตร์ ค่า331.3 m / sซึ่งแสดงถึงความเร็วที่0 ° C (หรือ273.15 K ) ขึ้นอยู่กับค่าทางทฤษฎี (และบางส่วนที่วัดได้) ของอัตราส่วนความจุความร้อน , γรวมทั้งข้อเท็จจริงที่ว่าที่ 1 atmอากาศจริงอธิบายได้ดีมากจากการประมาณก๊าซในอุดมคติ ค่าที่พบโดยทั่วไปสำหรับความเร็วของเสียงที่0 ° Cอาจแตกต่างกันไปจาก 331.2 ถึง 331.6 เนื่องจากสมมติฐานที่เกิดขึ้นเมื่อคำนวณ ถ้าแก๊สอุดมคติγจะถือว่า7/5 = 1.4ตรงที่0 ° Cความเร็วจะถูกคำนวณ (ดูด้านล่าง) จะเป็น331.3 m / sค่าสัมประสิทธิ์สินค้าด้านบน สมการนี้ถูกต้องสำหรับช่วงอุณหภูมิที่กว้างขึ้นมาก แต่ยังคงขึ้นอยู่กับการประมาณอัตราส่วนความจุความร้อนที่ไม่ขึ้นกับอุณหภูมิและด้วยเหตุนี้จะล้มเหลวโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิสูงขึ้น มันทำให้การคาดการณ์ที่ดีในการที่ค่อนข้างแห้งสภาพอากาศหนาวเย็น, ความดันต่ำเช่นของโลกบรรยากาศสมการล้มเหลวที่ความกดดันต่ำมากและความยาวคลื่นสั้นเนื่องจากการขึ้นอยู่กับสมมติฐานที่ว่าความยาวคลื่นของเสียงในก๊าซนั้นยาวกว่าค่าเฉลี่ยเส้นทางที่ว่างโดยเฉลี่ยระหว่างการชนกันของโมเลกุลของก๊าซ การได้มาของสมการเหล่านี้จะได้รับในส่วนต่อไปนี้ กราฟเปรียบเทียบผลของทั้งสองสมการที่ถูกต้องใช้ค่าที่แตกต่างกันเล็กน้อยจาก331.5 m / sสำหรับความเร็วของเสียงที่0 ° C [10] รายละเอียด[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงในก๊าซและอากาศในอุดมคติ[ แก้ไข]สำหรับก๊าซในอุดมคติK ( โมดูลัสจำนวนมากในสมการด้านบนเทียบเท่ากับ C ค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งในของแข็ง) จะได้รับจาก ดังนั้นจากสมการนิวตัน - ลาปลาซข้างต้นความเร็วของเสียงในก๊าซอุดมคติจะได้รับจาก c=γ⋅pρ,{\displaystyle c={\sqrt {\gamma \cdot {p \over \rho }}},}ที่ไหน
การใช้กฎของก๊าซอุดมคติเพื่อแทนที่pด้วยnRT / Vและแทนที่ρด้วยnM / Vสมการของก๊าซในอุดมคติจะกลายเป็น cideal=γ⋅pρ=γ⋅R⋅TM=γ⋅k⋅Tm,{\displaystyle c_{\mathrm {ideal} }={\sqrt {\gamma \cdot {p \over \rho }}}={\sqrt {\gamma \cdot R\cdot T \over M}}={\sqrt {\gamma \cdot k\cdot T \over m}},}ที่ไหน
สมการนี้ใช้เฉพาะเมื่อคลื่นเสียงรบกวนเล็กน้อยต่อสภาพแวดล้อมและเงื่อนไขที่ระบุไว้อื่น ๆ จะเป็นไปตามที่ระบุไว้ด้านล่าง พบว่าค่าที่คำนวณได้สำหรับc airนั้นแตกต่างจากค่าที่กำหนดโดยการทดลองเล็กน้อย [12] นิวตันถือว่ามีชื่อเสียงความเร็วของเสียงก่อนที่มากที่สุดของการพัฒนาของอุณหพลศาสตร์และอื่น ๆ ใช้ไม่ถูกต้องisothermalคำนวณแทนอะ ผลลัพธ์ของเขาไม่มีปัจจัยของγแต่ถูกต้องเป็นอย่างอื่น การแทนที่ด้วยตัวเลขของค่าข้างต้นทำให้ได้ค่าประมาณของก๊าซในอุดมคติของความเร็วเสียงสำหรับก๊าซซึ่งมีความแม่นยำที่ความดันและความหนาแน่นของก๊าซที่ค่อนข้างต่ำ (สำหรับอากาศซึ่งรวมถึงสภาวะระดับน้ำทะเลมาตรฐานของโลก) นอกจากนี้สำหรับก๊าซไดอะตอมให้ใช้γ = 1.4000ต้องการให้ก๊าซมีอยู่ในช่วงอุณหภูมิที่สูงพอที่ความจุความร้อนแบบหมุนจะตื่นเต้นเต็มที่ (กล่าวคือการหมุนของโมเลกุลจะถูกใช้อย่างเต็มที่เป็นพลังงานความร้อน แต่ในขณะเดียวกันอุณหภูมิจะต้องต่ำพอที่โหมดการสั่นสะเทือนของโมเลกุลจะไม่ทำให้เกิดความร้อน (เช่นความร้อนที่ไม่มีนัยสำคัญจะเข้าสู่การสั่นสะเทือนเนื่องจากโหมดควอนตัมการสั่นสะเทือนทั้งหมดที่อยู่เหนือโหมดพลังงานต่ำสุดมีพลังงานสูงเกินกว่าที่จะบรรจุโดย จำนวนโมเลกุลที่มีนัยสำคัญที่อุณหภูมินี้) สำหรับอากาศเงื่อนไขเหล่านี้จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้องและอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิห้องอย่างมาก (ดูตารางด้านล่าง) ดูหัวข้อเกี่ยวกับก๊าซที่มีความจุความร้อนจำเพาะสำหรับการอภิปรายที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับปรากฏการณ์นี้ สำหรับอากาศเราขอแนะนำการจดชวเลข R∗=R/Mair.{\displaystyle R_{*}=R/M_{\mathrm {air} }.}นอกจากนี้เราเปลี่ยนเป็นอุณหภูมิเซลเซียส= T - 273.15ซึ่งมีประโยชน์ในการคำนวณความเร็วอากาศในพื้นที่ใกล้ 0 ° C (ประมาณ 273 เคลวิน) จากนั้นสำหรับอากาศแห้งϑ{\displaystyle \vartheta } โดยที่(theta) คืออุณหภูมิเป็นองศาเซลเซียส (° C)ϑ{\displaystyle \vartheta } การแทนค่าตัวเลข R=8.314463 J/(mol⋅K){\displaystyle R=8.314\,463~\mathrm {J/(mol\cdot K)} }สำหรับค่าคงที่ของก๊าซโมลาร์ใน J / โมล / เคลวินและ Mair=0.0289645 kg/mol{\displaystyle M_{\mathrm {air} }=0.028\,964\,5~\mathrm {kg/mol} }สำหรับมวลโมลาร์เฉลี่ยของอากาศเป็นกิโลกรัม และการใช้ค่าก๊าซไดอะตอมในอุดมคติคือγ = 1.4000เรามี cair=331.3 1+ϑ273.15 m/s.{\displaystyle c_{\mathrm {air} }=331.3~~{\sqrt {1+{\frac {\vartheta }{273.15}}}}~~~\mathrm {m/s} .}สุดท้ายเทย์เลอร์ขยายสแควร์รูทที่เหลือในอัตราผลตอบแทนϑ{\displaystyle \vartheta } ที่มาข้างต้นรวมถึงสองสมการแรกที่ให้ไว้ในส่วน "สูตรปฏิบัติสำหรับอากาศแห้ง" ด้านบน ผลกระทบเนื่องจากลมเฉือน[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ เนื่องจากโดยปกติอุณหภูมิและความเร็วเสียงจะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นเสียงจึงหักเหขึ้นด้านบนห่างจากผู้ฟังที่อยู่บนพื้นทำให้เกิดเงาอะคูสติกที่ระยะห่างจากแหล่งกำเนิด [8]ลมเฉือน 4 m / s (·กม.) สามารถผลิตหักเหเท่ากับอุณหภูมิโดยทั่วไปอัตราการพ้นจาก7.5 ° [13]ค่าการไล่ระดับสีของลมที่สูงกว่าจะหักเหเสียงลงสู่พื้นผิวในทิศทางที่เป็นลมลง[14]กำจัดเงาอะคูสติกที่ด้านล่าง วิธีนี้จะเพิ่มความสามารถในการได้ยินเสียงล่อง เอฟเฟกต์การหักเหของคลื่นลมนี้เกิดขึ้นเนื่องจากมีการไล่ระดับของลม เสียงไม่ถูกพัดพาไปตามสายลม [15] สำหรับการแพร่กระจายเสียงการแปรผันของความเร็วลมที่มีความสูงสามารถกำหนดได้ดังนี้: [16] U(h)=U(0)hζ,{\displaystyle U(h)=U(0)h^{\zeta },}ที่ไหน
ในสงครามกลางเมืองของอเมริกา ในปี 1862 Battle of Iukaซึ่งเป็นเงาอะคูสติกซึ่งเชื่อว่าได้รับการปรับปรุงจากลมตะวันออกเฉียงเหนือทำให้ทหารฝ่ายสหภาพสองฝ่ายออกจากการสู้รบ[17]เพราะพวกเขาไม่ได้ยินเสียงการต่อสู้เพียง10 กม. (หกไมล์) [18] ตาราง[ แก้ไข]ในบรรยากาศมาตรฐาน :
ในความเป็นจริงโดยสมมติว่าเป็นก๊าซในอุดมคติความเร็วของเสียงcขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเท่านั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับความดันหรือความหนาแน่น (เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในขั้นตอนการล็อกสำหรับอุณหภูมิที่กำหนดและตัดออก) อากาศเกือบจะเป็นก๊าซในอุดมคติ อุณหภูมิของอากาศที่แตกต่างกันไปตามระดับความสูงให้รูปแบบต่อไปนี้ในความเร็วของเสียงโดยใช้มาตรฐานบรรยากาศสภาพที่เกิดขึ้นจริงอาจแตกต่างกัน ผลกระทบของอุณหภูมิต่อคุณสมบัติของอากาศอุณหภูมิT ( ° C )ความเร็วของเสียง c ( m / s )ความหนาแน่นของอากาศ ρ ( กก. / ม. 3 )อิมพีแดนซ์อะคูสติกเฉพาะลักษณะเฉพาะ z 0 ( Pa · s / m )35351.881.1455403.230349.021.1644406.525346.131.1839409.420343.211.2041413.315340.271.2250416.910337.311.2466420.55334.321.2690424.30331.30 น1.2922428.0−5328.251.3163432.1−10325.181.3413436.1−15322.071.3673440.3−20318.941.3943444.6−25315.771.4224449.1 เมื่อพิจารณาถึงสภาพบรรยากาศปกติอุณหภูมิและความเร็วของเสียงจะแตกต่างกันไปตามระดับความสูง: ระดับความสูงอุณหภูมินางสาวกม. / ชมไมล์ต่อชั่วโมงนระดับน้ำทะเล15 ° C ( 59 ° F )3401,22576166111,000 ม. - 20,000 ม.(ระดับความสูงของเครื่องบินไอพ่นพาณิชย์ และเที่ยวบินความเร็วเหนือเสียงครั้งแรก )−57 ° C ( −70 ° F )2951,06266057329,000 เมตร (เที่ยวบินX-43A )−48 ° C ( −53 ° F )3011,083673585 ผลกระทบของความถี่และองค์ประกอบของก๊าซ[ แก้ไข]ข้อพิจารณาทั่วไปทางกายภาพ[ แก้ไข]ตัวกลางที่คลื่นเสียงเคลื่อนที่ไม่ตอบสนองในเชิงอะเดียแบติกเสมอไปและด้วยเหตุนี้ความเร็วของเสียงอาจแตกต่างกันไปตามความถี่ [19] ข้อ จำกัด ของแนวคิดเรื่องความเร็วของเสียงเนื่องจากการลดทอนที่รุนแรงก็เป็นสิ่งที่น่ากังวลเช่นกัน การลดทอนซึ่งมีอยู่ที่ระดับน้ำทะเลสำหรับความถี่สูงจะใช้กับความถี่ที่ต่ำกว่าอย่างต่อเนื่องเมื่อความดันบรรยากาศลดลงหรือเมื่อเส้นทางว่างเฉลี่ยเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้แนวคิดเรื่องความเร็วของเสียง (ยกเว้นความถี่ที่เข้าใกล้ศูนย์) จึงสูญเสียช่วงการบังคับใช้ไปอย่างต่อเนื่องที่ระดับความสูงสูง[12]สมการมาตรฐานสำหรับความเร็วของเสียงจะใช้กับความแม่นยำที่สมเหตุสมผลเฉพาะกับสถานการณ์ที่ความยาวคลื่นของคลื่นเสียงยาวกว่าเส้นทางว่างเฉลี่ยของโมเลกุลในก๊าซมาก องค์ประกอบโมเลกุลของก๊าซก่อให้เกิดทั้งมวล (M) ของโมเลกุลและความจุความร้อนดังนั้นทั้งสองจึงมีอิทธิพลต่อความเร็วของเสียง โดยทั่วไปแล้วที่มวลโมเลกุลเท่ากันก๊าซเชิงเดี่ยวจะมีความเร็วของเสียงสูงกว่าเล็กน้อย (สูงกว่า 9%) เนื่องจากมีค่าγ ( 5/3 = 1.66 ... ) สูงกว่าไดอะตอมมิค ( 7/5 = 1.4 ) ดังนั้นที่มวลโมเลกุลเท่ากันความเร็วของเสียงของก๊าซเชิงเดี่ยวจึงเพิ่มขึ้นตามปัจจัย cgas,monatomiccgas,diatomic=5/37/5=2521=1.091…{\displaystyle {c_{\mathrm {gas,monatomic} } \over c_{\mathrm {gas,diatomic} }}={\sqrt {{5/3} \over {7/5}}}={\sqrt {25 \over 21}}=1.091\ldots }สิ่งนี้ให้ความแตกต่าง 9% และจะเป็นอัตราส่วนทั่วไปสำหรับความเร็วของเสียงที่อุณหภูมิห้องในฮีเลียมเทียบกับดิวเทอเรียมแต่ละตัวมีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 4 เสียงเดินทางในฮีเลียมได้เร็วกว่าดิวเทอเรียมเนื่องจากการบีบอัดอะเดียแบติกจะทำให้ฮีเลียมร้อนขึ้นเนื่องจากฮีเลียม โมเลกุลสามารถเก็บพลังงานความร้อนจากการบีบอัดในการแปลเท่านั้น แต่ไม่สามารถหมุนได้ ดังนั้นโมเลกุลของฮีเลียม (โมเลกุลเชิงเดี่ยว) จึงเคลื่อนที่ในคลื่นเสียงได้เร็วขึ้นและส่งเสียงได้เร็วขึ้น (เสียงเดินทางที่ประมาณ 70% ของความเร็วโมเลกุลเฉลี่ยในก๊าซตัวเลขคือ 75% ในก๊าซเชิงเดี่ยวและ 68% ในก๊าซไดอะตอม) โปรดทราบว่าในตัวอย่างนี้เราได้สันนิษฐานว่าอุณหภูมิต่ำพอที่ความจุความร้อนจะไม่ได้รับอิทธิพลจากการสั่นสะเทือนของโมเลกุล (ดูความจุความร้อน ) อย่างไรก็ตามโหมดการสั่นสะเทือนทำให้เกิด gammas ซึ่งลดลงเป็น 1 เนื่องจากโหมดการสั่นสะเทือนในก๊าซโพลีอะตอมทำให้ก๊าซมีวิธีเพิ่มเติมในการเก็บความร้อนซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่ออุณหภูมิดังนั้นจึงไม่มีผลต่อความเร็วโมเลกุลและความเร็วเสียง ดังนั้นผลกระทบของอุณหภูมิที่สูงขึ้นและความจุความร้อนจากการสั่นสะเทือนจึงทำหน้าที่เพิ่มความแตกต่างระหว่างความเร็วของเสียงในโมเลกุลเชิงเดี่ยวเทียบกับโมเลกุลของโพลีอะตอมโดยความเร็วที่เหลือจะมากกว่าในเชิงเดี่ยว ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีผลต่อความเร็วของเสียงในอากาศคืออุณหภูมิ ความเร็วเป็นสัดส่วนกับรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์โดยเพิ่มขึ้นประมาณ0.6 m / sต่อองศาเซลเซียส ด้วยเหตุนี้ระดับเสียงของเครื่องดนตรีลมจึงเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ความเร็วของเสียงเพิ่มขึ้นโดยความชื้น แต่ลดลงด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ความแตกต่างระหว่างความชื้น 0% ถึง 100% อยู่ที่ประมาณ1.5 m / sที่ความดันและอุณหภูมิมาตรฐาน แต่ขนาดของผลของความชื้นจะเพิ่มขึ้นอย่างมากตามอุณหภูมิ ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศไม่คงที่เนื่องจากทั้งมลพิษของคาร์บอนและลมหายใจของมนุษย์ (เช่นในอากาศที่เป่าผ่านเครื่องมือลม) การพึ่งพาความถี่และความดันโดยปกติไม่มีนัยสำคัญในการใช้งานจริง ในอากาศแห้งความเร็วของเสียงเพิ่มขึ้นเกี่ยวกับ0.1 m / sความถี่ที่เพิ่มขึ้นจาก10 เฮิร์ตซ์เพื่อ100 เฮิร์ตซ์สำหรับความถี่เสียงที่สูงกว่า100 Hzจะค่อนข้างคงที่ ค่ามาตรฐานของความเร็วของเสียงจะยกมาในขีด จำกัด ของความถี่ต่ำโดยที่ความยาวคลื่นมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับเส้นทางว่างเฉลี่ย[20] ดังที่แสดงไว้ด้านบนค่าโดยประมาณ 1000/3 = 333.33 ... m / s นั้นแน่นอนว่าต่ำกว่า 5 ° C เล็กน้อยและเป็นค่าประมาณที่ดีสำหรับอุณหภูมิภายนอก "ปกติ" ทั้งหมด (ในสภาพอากาศหนาวเย็นอย่างน้อยที่สุด) ดังนั้นตามปกติ หลักทั่วไปในการกำหนดว่าสายฟ้าฟาดไปไกลแค่ไหน: นับวินาทีจากจุดเริ่มต้นของสายฟ้าไปจนถึงจุดเริ่มต้นของฟ้าร้องม้วนที่สอดคล้องกันและหารด้วย 3: ผลลัพธ์คือระยะทางเป็นกิโลเมตรถึงจุดที่ใกล้ที่สุดของสายฟ้า . หมายเลข Mach [ แก้ไข]F / A-18 ของกองทัพเรือสหรัฐเดินทางเข้าใกล้ความเร็วของเสียง รัศมีสีขาวประกอบด้วยหยดน้ำที่ควบแน่นซึ่งเกิดจากความดันอากาศที่ลดลงอย่างกะทันหันด้านหลังกรวยกระแทกรอบ ๆ เครื่องบิน (ดูความเป็นเอกฐานของ Prandtl-Glauert ) [21] Mach number เป็นปริมาณที่มีประโยชน์ในด้านอากาศพลศาสตร์คืออัตราส่วนของความเร็วอากาศต่อความเร็วเสียงในท้องถิ่น ด้วยเหตุผลที่อธิบายไว้ที่ระดับความสูงหมายเลข Mach เป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ อย่างไรก็ตามเครื่องมือในการบินของเครื่องบินจะทำงานโดยใช้ความแตกต่างของแรงดันเพื่อคำนวณหมายเลขเครื่องจักรไม่ใช่อุณหภูมิ สมมติฐานคือความดันเฉพาะแสดงถึงระดับความสูงที่เฉพาะเจาะจงดังนั้นอุณหภูมิมาตรฐาน เครื่องมือในการบินของเครื่องบินจำเป็นต้องใช้งานในลักษณะนี้เนื่องจากความเมื่อยล้าที่รับรู้ได้จากท่อ Pitotนั้นขึ้นอยู่กับระดับความสูงและความเร็ว วิธีการทดลอง[ แก้ไข]มีวิธีการต่างๆมากมายสำหรับการวัดเสียงในอากาศ การประมาณความเร็วของเสียงในอากาศที่แม่นยำอย่างสมเหตุสมผลเร็วที่สุดจัดทำโดยวิลเลียมเดอร์แฮมและไอแซกนิวตันยอมรับ Derham มีกล้องโทรทรรศน์ที่ด้านบนของหอคอยที่โบสถ์เซนต์ลอเรนในUpminster, อังกฤษ. ในวันที่อากาศสงบจะมีการมอบนาฬิกาพกแบบซิงโครไนซ์ให้กับผู้ช่วยที่จะยิงปืนลูกซองในเวลาที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจากจุดที่โดดเด่นซึ่งอยู่ห่างออกไปหลายไมล์ข้ามเขตชนบท สิ่งนี้สามารถยืนยันได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ จากนั้นเขาก็วัดช่วงเวลาระหว่างการเห็นปืนและการมาถึงของเสียงโดยใช้ลูกตุ้มครึ่งวินาที ระยะห่างจากจุดที่ปืนถูกยิงนั้นพบได้จากการกำหนดรูปสามเหลี่ยมและการหารอย่างง่าย (ระยะทาง / เวลา) ให้ความเร็ว สุดท้ายด้วยการสังเกตหลายครั้งโดยใช้ระยะทางที่แตกต่างกันความไม่แม่นยำของลูกตุ้มครึ่งวินาทีอาจถูกนำมาเฉลี่ยโดยให้ค่าประมาณสุดท้ายของความเร็วของเสียง นาฬิกาจับเวลาสมัยใหม่ช่วยให้สามารถใช้วิธีนี้ได้ในระยะทางสั้น ๆ ถึง 200–400 เมตรในปัจจุบันและไม่จำเป็นต้องมีอะไรที่ดังเท่าปืนลูกซอง วิธีการจับเวลาครั้งเดียว[ แก้ไข]แนวคิดที่ง่ายที่สุดคือการวัดโดยใช้ไมโครโฟนสองตัวและอุปกรณ์บันทึกที่รวดเร็วเช่นขอบเขตการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล วิธีนี้ใช้แนวคิดต่อไปนี้ หากแหล่งกำเนิดเสียงและไมโครโฟนสองตัวเรียงกันเป็นเส้นตรงโดยให้แหล่งกำเนิดเสียงอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งคุณสามารถวัดสิ่งต่อไปนี้ได้:
แล้วV = x / T วิธีการอื่น ๆ[ แก้ไข]ในวิธีการเหล่านี้การวัดเวลาจะถูกแทนที่ด้วยการวัดค่าผกผันของเวลา ( ความถี่ ) ท่อของ Kundtเป็นตัวอย่างของการทดลองที่สามารถใช้วัดความเร็วของเสียงในระดับเสียงขนาดเล็ก มีข้อดีคือสามารถวัดความเร็วของเสียงในแก๊สใด ๆ วิธีนี้จะใช้ผงที่จะทำให้โหนดและantinodesที่มองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ นี่คือตัวอย่างของการตั้งค่าการทดลองขนาดกะทัดรัด ส้อมสามารถจะจัดขึ้นใกล้ปากของยาวท่อซึ่งจะจุ่มลงถังของน้ำ ในระบบนี้เป็นกรณีที่ท่อสามารถนำไปสู่การสั่นพ้องได้ถ้าความยาวของเสาอากาศในท่อเท่ากับ(1 + 2 n ) λ / 4โดยที่nเป็นจำนวนเต็ม เนื่องจากจุดแอนติโนดอลของท่อที่ปลายเปิดอยู่ห่างจากปากท่อเล็กน้อยจึงควรหาจุดเรโซแนนซ์ตั้งแต่สองจุดขึ้นไปจากนั้นวัดความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งระหว่างสิ่งเหล่านี้ นี่มันเป็นกรณีที่v = fλ การวัดที่มีความแม่นยำสูงในอากาศ[ แก้ไข]ผลกระทบของสิ่งสกปรกอาจมีนัยสำคัญเมื่อทำการวัดที่มีความแม่นยำสูง สารดูดความชื้นทางเคมีสามารถใช้เพื่อทำให้อากาศแห้งได้ แต่จะปนเปื้อนในตัวอย่าง อากาศสามารถทำให้แห้งด้วยความเย็นได้ แต่ก็มีผลในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยเช่นกัน ดังนั้นการวัดที่มีความแม่นยำสูงจำนวนมากจึงดำเนินการโดยปราศจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศแทนที่จะใช้อากาศธรรมชาติ การทบทวนในปี 2002 [22]พบว่าการวัดโดย Smith and Harlow ในปีพ. ศ. 2506 โดยใช้เครื่องสะท้อนเสียงทรงกระบอกให้ "ค่าที่เป็นไปได้มากที่สุดของความเร็วมาตรฐานของเสียงในปัจจุบัน" การทดลองทำโดยใช้อากาศซึ่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถูกกำจัดออกไป แต่ผลลัพธ์ได้รับการแก้ไขสำหรับผลกระทบนี้เพื่อให้สามารถใช้ได้กับอากาศจริง การทดลองทำที่อุณหภูมิ 30 ° Cแต่การแก้ไขสำหรับอุณหภูมิเพื่อรายงานพวกเขาที่0 ° C ผลที่ได้คือ331.45 ± 0.01 m / sสำหรับอากาศแห้งที่ STP สำหรับความถี่จาก93 Hzไป1,500 เฮิร์ตซ์ ความเร็วของเสียงในของแข็ง[ แก้ไข]ของแข็งสามมิติ[ แก้ไข]ในของแข็งมีความแข็งที่ไม่เป็นศูนย์ทั้งสำหรับการเปลี่ยนรูปปริมาตรและการเปลี่ยนรูปแบบเฉือน ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะสร้างคลื่นเสียงด้วยความเร็วที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับโหมดการเปลี่ยนรูป คลื่นเสียงที่สร้างความผิดปกติเชิงปริมาตร (การบีบอัด) และการเปลี่ยนรูปแบบเฉือน (เฉือน) เรียกว่าคลื่นความดัน (คลื่นตามยาว) และคลื่นเฉือน (คลื่นตามขวาง) ตามลำดับ ในแผ่นดินไหวคลื่นแผ่นดินไหวที่สอดคล้องกันเรียกว่าคลื่นP (คลื่นปฐมภูมิ) และคลื่น S (คลื่นทุติยภูมิ) ตามลำดับ ความเร็วเสียงของคลื่นทั้งสองประเภทนี้ที่แพร่กระจายในของแข็ง 3 มิติที่เป็นเนื้อเดียวกันจะได้รับตามลำดับโดย[23] csolid,p=K+43Gρ=E(1−ν)ρ(1+ν)(1−2ν),{\displaystyle c_{\mathrm {solid,p} }={\sqrt {\frac {K+{\frac {4}{3}}G}{\rho }}}={\sqrt {\frac {E(1-\nu )}{\rho (1+\nu )(1-2\nu )}}},}ที่ไหน
ปริมาณที่ผ่านมาไม่ได้เป็นอิสระเช่นE = 3K (1 - 2ν) โปรดทราบว่าความเร็วของคลื่นความดันขึ้นอยู่กับทั้งคุณสมบัติความดันและความต้านทานแรงเฉือนของวัสดุในขณะที่ความเร็วของคลื่นเฉือนขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของแรงเฉือนเท่านั้น โดยปกติแล้วคลื่นความดันจะเดินทางในวัสดุได้เร็วกว่าคลื่นเฉือนและในการเกิดแผ่นดินไหวนี่คือสาเหตุที่การเกิดแผ่นดินไหวมักเกิดขึ้นก่อนหน้าด้วยการสั่นสะเทือนขึ้น - ลงอย่างรวดเร็วก่อนที่คลื่นจะมาถึงซึ่งก่อให้เกิดการเคลื่อนที่จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่ง . ตัวอย่างเช่นสำหรับโลหะผสมเหล็กทั่วไปK = 170 GPa , G = 80 GPaและρ = 7,700 กก. / ม. 3ยอมความเร็ว compressional คที่เป็นของแข็งพีของ6,000 เมตร /วินาที[23]นี่เป็นข้อตกลงที่สมเหตุสมผลกับc solid โดย pวัดได้จากการทดลองที่5,930 m / sสำหรับเหล็กชนิดหนึ่ง (อาจแตกต่างกัน) [24]ความเร็วเฉือนc solid, sอยู่ที่ประมาณ3,200 m / sโดยใช้ตัวเลขเดียวกัน ของแข็งมิติเดียว[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงสำหรับคลื่นความดันในวัสดุแข็งเช่นโลหะบางครั้งกำหนดให้สำหรับ "แท่งยาว" ของวัสดุที่มีปัญหาซึ่งจะวัดความเร็วได้ง่ายกว่า ในแท่งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางสั้นกว่าความยาวคลื่นความเร็วของคลื่นความดันบริสุทธิ์อาจทำให้ง่ายขึ้นและกำหนดโดย: [25] csolid=Eρ,{\displaystyle c_{\mathrm {solid} }={\sqrt {\frac {E}{\rho }}},}ที่Eคือมอดุลัส นี้จะคล้ายกับการแสดงออกสำหรับคลื่นเฉือนบันทึกว่ามอดุลัสแทนที่โมดูลัสเฉือน ความเร็วของเสียงสำหรับคลื่นความดันในแท่งยาวจะน้อยกว่าความเร็วเดียวกันเล็กน้อยในของแข็ง 3 มิติที่เป็นเนื้อเดียวกันและอัตราส่วนของความเร็วในวัตถุทั้งสองประเภทที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของปัวซองสำหรับวัสดุ ความเร็วของเสียงในของเหลว[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงในน้ำเทียบกับอุณหภูมิ ในของไหลความฝืดที่ไม่เป็นศูนย์เพียงอย่างเดียวคือการเปลี่ยนรูปตามปริมาตร (ของเหลวไม่คงแรงเฉือน) ดังนั้นความเร็วของเสียงในของไหลจึงถูกกำหนดโดย cfluid=Kρ,{\displaystyle c_{\mathrm {fluid} }={\sqrt {\frac {K}{\rho }}},}โดยที่Kคือโมดูลัสจำนวนมากของของไหล น้ำ[ แก้ไข]ในน้ำจืดเสียงจะเดินทางด้วยความเร็วประมาณ1481 m / sที่20 ° C (ดูหัวข้อ External Links ด้านล่างสำหรับเครื่องคิดเลขออนไลน์) [26]การประยุกต์ใช้เสียงใต้น้ำสามารถพบได้ในโซนาร์ , การสื่อสารอะคูสติกและสมุทรศาสตร์เสียง น้ำทะเล[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงเป็นหน้าที่ของเชิงลึกที่เหนือตำแหน่งของฮาวายในส่วนมหาสมุทรแปซิฟิกมาจากปี 2005 โลกมหาสมุทร Atlas ช่อง Sofarครอบคลุมขั้นต่ำในความเร็วของเสียงที่เกี่ยวกับความลึก 750 เมตร ในน้ำเกลือที่ปราศจากฟองอากาศหรือตะกอนแขวนลอยเสียงจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ1,500 ม. / วินาที ( 1,500.235 ม. / วินาทีที่1,000 กิโลปาสคาล 10 ° C และความเค็ม 3% โดยวิธีการเดียว) [27]ความเร็วของเสียงในน้ำทะเลขึ้นอยู่กับความดัน (ดังนั้นความลึก) อุณหภูมิ (การเปลี่ยนแปลง1 ° C ~ 4 m / s ) และความเค็ม (การเปลี่ยนแปลง 1 ‰ ~ 1 m / s ) และสมการเชิงประจักษ์ ได้มาเพื่อคำนวณความเร็วของเสียงอย่างแม่นยำจากตัวแปรเหล่านี้[28] [29]ปัจจัยอื่น ๆ ที่มีผลต่อความเร็วของเสียงมีเล็กน้อย เนื่องจากในบริเวณมหาสมุทรส่วนใหญ่อุณหภูมิจะลดลงตามความลึกโปรไฟล์ของความเร็วของเสียงที่มีความลึกจะลดลงเหลือน้อยที่สุดที่ความลึกหลายร้อยเมตร ต่ำกว่าค่าต่ำสุดความเร็วเสียงจะเพิ่มขึ้นอีกครั้งเนื่องจากผลของความดันที่เพิ่มขึ้นเอาชนะผลของอุณหภูมิที่ลดลง (ขวา) [30]สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมโปรดดู Dushaw et al. [31] Mackenzie เป็นสมการเชิงประจักษ์สำหรับความเร็วของเสียงในน้ำทะเล: [32] c(T,S,z)=a1+a2T+a3T2+a4T3+a5(S−35)+a6z+a7z2+a8T(S−35)+a9Tz3,{\displaystyle c(T,S,z)=a_{1}+a_{2}T+a_{3}T^{2}+a_{4}T^{3}+a_{5}(S-35)+a_{6}z+a_{7}z^{2}+a_{8}T(S-35)+a_{9}Tz^{3},}ที่ไหน
คง1 , 2 , ... , 9มี a1=1,448.96,a2=4.591,a3=−5.304×10−2,a4=2.374×10−4,a5=1.340,a6=1.630×10−2,a7=1.675×10−7,a8=−1.025×10−2,a9=−7.139×10−13,{\displaystyle {\begin{aligned}a_{1}&=1,448.96,&a_{2}&=4.591,&a_{3}&=-5.304\times 10^{-2},\\a_{4}&=2.374\times 10^{-4},&a_{5}&=1.340,&a_{6}&=1.630\times 10^{-2},\\a_{7}&=1.675\times 10^{-7},&a_{8}&=-1.025\times 10^{-2},&a_{9}&=-7.139\times 10^{-13},\end{aligned}}}ด้วยค่าตรวจสอบ1550.744 m / sสำหรับT = 25 ° C , S = 35 ส่วนต่อพัน , z = 1,000 ม . สมการนี้มีข้อผิดพลาดมาตรฐานของ0.070 m / sสำหรับความเค็มระหว่างวันที่ 25 และ 40 พีพีที ดูคู่มือทางเทคนิค ความเร็วของเสียงในน้ำทะเลสำหรับเครื่องคิดเลขออนไลน์ (หมายเหตุ: ความเร็วเสียงเทียบกับกราฟความลึกไม่สัมพันธ์โดยตรงกับสูตรของ MacKenzie เนื่องจากอุณหภูมิและความเค็มแตกต่างกันไปตามระดับความลึกที่แตกต่างกันเมื่อTและSคงที่สูตรจะเพิ่มขึ้นเสมอด้วย ความลึก.) สมการอื่น ๆ สำหรับความเร็วของเสียงในน้ำทะเลมีความแม่นยำในหลายสภาวะ แต่ซับซ้อนกว่านั้นมากเช่นโดย VA Del Grosso [33]และสมการ Chen-Millero-Li [31] [34] ความเร็วของเสียงในพลาสมา[ แก้ไข]ความเร็วของเสียงในพลาสมาสำหรับกรณีทั่วไปที่อิเล็กตรอนร้อนกว่าไอออน (แต่ไม่ร้อนมากเกินไป) จะได้รับจากสูตร (ดูที่นี่ ) cs=(γZkTe/mi)1/2=90.85(γZTe/μ)1/2 m/s,{\displaystyle c_{s}=(\gamma ZkT_{\mathrm {e} }/m_{\mathrm {i} })^{1/2}=90.85(\gamma ZT_{e}/\mu )^{1/2}~\mathrm {m/s} ,}ที่ไหน
ในทางตรงกันข้ามกับก๊าซความดันและความหนาแน่นนั้นมาจากสิ่งมีชีวิตที่แยกจากกัน: ความดันของอิเล็กตรอนและความหนาแน่นของไอออน ทั้งสองอยู่คู่กันผ่านสนามไฟฟ้าที่ผันผวน การไล่ระดับสี[ แก้ไข]เมื่อเสียงกระจายออกไปอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทางในสามมิติความเข้มจะลดลงตามสัดส่วนของกำลังสองผกผันของระยะทาง อย่างไรก็ตามในมหาสมุทรมีชั้นที่เรียกว่า 'ช่องเสียงลึก' หรือช่อง SOFARซึ่งสามารถ จำกัด คลื่นเสียงที่ระดับความลึกเฉพาะได้ ในช่อง SOFAR ความเร็วของเสียงจะต่ำกว่าในเลเยอร์ด้านบนและด้านล่าง เช่นเดียวกับคลื่นแสงจะหักเหเข้าหาบริเวณที่มีดัชนีสูงกว่าคลื่นเสียงก็จะหักเหเข้าหาบริเวณที่ความเร็วลดลง ผลที่ตามมาคือเสียงถูกกักขังอยู่ในชั้นแสงมากพอที่จะกักขังแสงไว้ที่แผ่นแก้วหรือใยแก้วนำแสงได้ ดังนั้นเสียงจึงถูก จำกัด ไว้ในสองมิติเป็นหลัก ในสองมิติความเข้มจะลดลงตามสัดส่วนที่ผกผันของระยะทางเท่านั้น วิธีนี้ทำให้คลื่นสามารถเดินทางไปได้ไกลกว่าเดิมมากก่อนที่จะเป็นลม ผลกระทบที่คล้ายกันเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ Project Mogulประสบความสำเร็จในการตรวจจับการระเบิดของนิวเคลียร์ในระยะไกล ความเร็วเสียงขึ้นอยู่กับอะไรบ้างความเร็วเสียงในอากาศมีหน่วยเป็น เมตร ต่อ วินาที โดยสูตรคำนวณนี้สามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิไม่เกิน 45°C อัตราเร็วของเสียงนั้นขึ้นอยู่กับ อุณหภูมิและความหนาแน่นในอากาศ ยิ่งอุณหภูมิสูงเสียงก็จะวิ่งได้เร็ว ความหนาแน่นมากเสียงก็จะวิ่งได้เร็วเช่นเดียวกัน
ปัจจัยใดมีผลต่อความเร็วของคลื่นเสียงอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงสามารถมีผลกระทบต่ออัตราเร็วของเสียงได้ถ้าอุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้น ณ ความดันคงที่ อากาศย่อม ขยายตัวออกตามกฏของชาร์ลและจะมีความหนาแน่นลดลงทำให้อัตราเร็วของเสียงเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิอัตราเร็วของเสียงในอากาศจะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิ(อุณหภูมิเคลวิน)
ความเร็วของเสียงเรียกว่าอะไรอัตราเร็วเหนือเสียง เป็นการจำกัดความของความเร็วซึ่งมีค่ามากกว่าอัตราเร็วเสียง (1 มัค) ในอากาศแห้งที่อุณหภูมิ 20 °C ค่าเริ่มเปลี่ยนที่ต้องการสำหรับวัตถุที่เดินทางที่อัตราเร็วเสียงอยู่ที่ประมาณ 343 เมตร/วินาที (หรือ 1,236 กิโลเมตร/ชั่วโมง) อัตราเร็วที่สูงกว่า 5 เท่าของอัตราเร็วเสียงมักเรียกว่า ไฮเปอร์โซนิก อัตราเร็วของ ...
อะไรเร็วกว่าเสียงโดยปกติแล้ว ฟ้าแลบ (Lightning) และ ฟ้าร้อง (Thunder) เกิดขึ้นพร้อม ๆ กัน แต่มนุษย์เรามองเห็นฟ้าแลบก่อนได้ยินเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากแสงเดินทางได้เร็วกว่าเสียง โดยที่แสงเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ส่วนเสียงเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 1/3 กิโลเมตรต่อวินาทีเท่านั้น
|
ความเร็ว เสียงขึ้นอยู่กับ อะไร
ลิขสิทธิ์ © 2024 moicapnhap Inc.
