Äänen eteneminen

Kuinka nopeasti lentokoneen täytyy lentää, jotta se matkustaisi ääntä nopeammin? No, se riippuu vähän. Koska äänen nopeus ei ole vakio. Ääni leviää sen lähteestä. Molekyylit kolahtelevat toisiin molekyyleihin luoden paineilma-alueita, joita seuraavat vähemmän paineilmaa sisältävät alueet - eli harventumat. Se, kuinka nopeasti nämä tihentymäaallot ja harventumat liikkuvat väliaineessa, riippuu siitä, kuinka nopeasti molekyylit voivat työntää naapureitaan saaden ne myös liikkeelle.

Ilmassa molekyylien välissä on paljon tilaa, joten jokaisen molekyylin tarvitsee vähän liikkua osuakseen naapuriinsa. Koska ilma sisältää niin paljon tyhjää tilaa molekyyliensä välissä, tämä hidastaa äänen nopeutta. Mutta vedessä, molekyylit ovat paljon lähempänä toisiaan. Ja toisin kuin ilmaa, vettä ei voi puristaa kasaan. Niinpä ääni kulkee enemmän kuin neljä kertaa nopeammin vedessä, verrattuna ilmaan.

Teräs on vielä kovempaa kuin vesi. Tässä, atomit ovat tiukasti kiinnittyneet toisiinsa, ja jokainen liike siirtyy välittömästi seuraavaan. Ääni kulkee 17 kertaa nopeammin teräksessä kuin ilmassa, lähes kuusi tuhatta metriä sekunnissa. Äänennopeus on erilainen eri väliaineissa. Se vaihtelee jopa samassa väliaineessa. Ääni kulkee nopeammin ilmassa, joka on kuumaa ja kosteaa, toisin kuin ilmassa, joka on kylmää ja kuivaa. Äänen nopeus kuivassa ilmassa 20 celsiusasteen lämmössä on 340 metriä sekunnissa. Me esitämme äänen aaltona, tällä tavoin. Aallonhuippu on tihentymä ja aallonpohja on harventuma.

Kahden aallonhuipun tai aallonpohjan etäisyys on aallonpituus. Mutta aalto ei pysy paikoillaan. Se liikkuu väliaineen läpi, ja kiinteän pisteen ohittavien aallon- huippujen lukumäärä sekunnin aikana on taajuus. Kuuntele tarkasti. Tässä on bassoääni, jonka taajuus on 170 hertsiä.

Jokainen aalto on kaksi metriä pitkä aallonhuipusta toiseen. Kaksi metriä per aalto - kertaa 170 aaltoa sekunnissa on yhteensä... 340 metriä sekunnissa! Tässä on korkeampi äänensävy. Sen aallonpituus on viisi senttimetriä.

Eli 0,05 metriä. Ja se kulkee 340 metriä sekunnissa. Mikä sen taajuus on? No... 340 metriä jaettuna sen aalloilla, 0,05 metrillä, on yhteensä 6800 aaltoa sekunnissa.

Taajuus on 6800 hertsiä. Aallonpituus kertaa taajuus on yhtä kuin nopeus. Tai toisin sanottuna... Nopeus jaettuna taajuudella on yhtä kuin aallonpituus. Kun ääni osuu seinään - tai muuhun esineeseen, joka on paljon kovempi kuin väliaine, jonka läpi se kulkee - se voi pompata pois, ja tulla takaisin.

Tämä on kaiku. Etäisyys vuorelle on 680 metriä. Äänellä kestää kaksi sekuntia päästä sinne, ja kaksi sekuntia tulla takaisin. Kuulet siis kaiun neljän sekunnin viiveellä. Huoneessa puheesi ääni kimpoilee pitkin seiniä, kun puhut. Tällaista kaikua, joka on kaikkialla ympärilläsi, ja ilman huomattavaa viivettä, kutsutaan heijastumiseksi.

Pieni määrä heijastumista tekee äänestä "pehmeämmän" ja on helpompi ymmärtää, mitä toinen sanoo. Mutta jos sitä on liikaa, äänestä tulee sekavaa ja epäselvää. Akustiikka tutkii sitä, kuinka äänet heijastuvat ja kaikuvat. Jos työskentelet akustiikka-alalla, saatat ehkä suunnitella huoneita, valita pintamateriaaleja ja olla tekemisissä etäisyyksien ja seinien kulmien kanssa. Akustinen rakentaminen olisi erittäin vaikeaa, jos ei tietäisi äänen nopeutta.