วันอาทิตย์ที่ 28 กันยายน พ.ศ. 2557

อัตราเร็วเสียง


       อัตราเร็วเสียง   ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติตัวกลางที่เสียงเคลื่อนที่ผ่าน ได้แก่ ความหนาแน่น ความยืดหยุ่น เป็นต้น โดยปกติเสียงเดินทาง ในของแข็งได้ดีที่สุด รองลงมาคือของเหลวและก๊าซ นอกจากนี้อัตราเร็วเสียงยังขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลางที่เสียงเคลื่อนที่ผ่าน โดยพบว่า เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น อัตราเร็วเสียงจะมีค่ามากขึ้น สำหรับตัวกลางที่เป็นอากาศ อัตราเร็วเสียงที่อุณหภูมิใด ๆ 


อัตราเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับ
1. ความหนาแน่น ความหนาแน่นมาก อัตราเร็วมาก
2. ความยืดหยุ่น ความยืดหยุ่นมาก อัตราเร็วมาก
3. อุณหภูมิ อุณหภูมิสูง อัตราเร็วมาก
อัตราเร็วของเสียงในอากาศ :
" สิ่งใดที่ทำให้ความหนาแน่นของอากาศเปลี่ยนแปลง  โดยไม่ทำให้ความดันเปลี่ยน
สิ่งนั้นย่อมเป็นเหตุให้อัตราเร็วของเสียงเปลี่ยน"
อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงสามารถมีผลกระทบต่ออัตราเร็วของเสียงได้
ถ้าอุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้น ณ ความดันคงที่ อากาศย่อม ขยายตัวออกตามกฏของชาร์ล
และจะมีความหนาแน่นลดลงทำให้อัตราเร็วของเสียงเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ
อัตราเร็วของเสียงในอากาศจะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิ(อุณหภูมิเคลวิน) 
สามารถสรุปความสัมพันธ์ได้เป็น

แต่ถ้าอุณหภูมิเป็นเซลเซียส ได้ความสัมพันธ์ดังนี้
เสียงมีคุณสมบัติเป็นคลื่น ดังนั้นอัตราเร็วของเสียงสามารถหา
จากสูตร 
ตัวอย่าง
วิเคราะห์ : อัตราเร็วของเสียงในอากาศขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
2. เมื่อเคาะท่อเหล็กครั้งหนึ่งปรากฏว่าผู้ที่ยืนอยู่ที่ปลายอีกข้างหนึ่งของท่อเหล็ก
ได้ยินเสียง 2 ครั้งหลังจากเคาะแล้วเป็นเวลา 0.2 วินาที และ 3.0 วินาที ตามลำดับ
ถ้าขณะที่ทำการทดลองมี อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส จงหา
ก. ความยาวของท่อเหล็ก
ข. ความเร็วของเสียงในท่อเหล็ก 
วิเคราะห์ :
1. การที่เราได้ยินเสียง 2 ครั้ง โดยเสียงเดินทางผ่านท่อเหล็กและอากาศ
    เสียงจะเดินทางในอากาศช้ากว่าในเหล็ก
     ดังนั้น เสียงเดินทางในอากาศใช้เวลา 3 วินาที
      ในเหล็กใช้เวลา 0.2 วินาที 
3. ระยะทางในอากาศ เท่ากับระยะทางในท่อเหล็ก
..... และ อัตราเร็วของเสียงในเหล็ก จาก    S=v.t

วิธีทำ
(ก) การที่เราได้ยินเสียง 2 ครั้ง โดยเสียงเดินทางผ่านท่อเหล็กและอากาศ 
...............เสียงจะเดินทางในอากาศช้ากว่าในเหล็ก
...............ดังนั้น เสียงเดินทางในอากาศใช้เวลา 3 วินาที
...........................................ในเหล็กใช้เวลา 0.2 วินาที 
นั่นคือ ความยาวท่อเหล็ก = ระยะทางที่เสียงเดินทางในอากาศ
                                .....= 1029 m
ตอบ ความยาวท่อเหล็ก 1029 เมตร 
(ข) อัตราเร็วของเสียงในท่อเหล็ก ความยาวท่อ 1029 m เวลา 0.2 วินาที



หมายเหตุ:
ความถี่เสียงที่มนุษย์ได้ยิน (Audible Frequency)จะมีความถี่ในช่วง 20-20000 Hz (เฮิรตซ์) เสียงที่มนุษย์ไม่ได้ยินมีความถี่เสียงที่สูงกว่าหูมนุษย์รับฟังได้(Ultrasonic Frequency) เป็นเสียงที่มีความถี่ มากกว่า 20000 Hz ซึ่งหูของสัตว์บางชนิดได้ยิน เช่น ค้างคาว สุนัข ฯ ส่วน เสียงที่มีความถี่ต่ำกว่าหูมนุษย์ได้ยิน (Infrasonic Frequency) มีความถี่ต่ำกว่า 20 Hz 

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น