ALevel物理知识点—声速内容指导

本文出处:知识点 发布时间:2020-07-03 14:38 字体大小: A+ A-

 

  音速,是介质中微弱压强扰动的传播速度,其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340m/s。很多同学们在ALevel物理知识点学习时,往往会对这部分内容有所疑惑,下面A加未来小编就带大家一起来详细解析一下这个考点,希望对大家有所帮助。


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ALevel物理知识点


  有这么一则笑话:


  两位老太太头一回坐飞机,听说飞机的速度比声速还快,于是她们找到了机长,恳切地说:“机长,请开飞机的速度不要超过声速,因为我们在机上还要谈话。”


  大家都知道在飞机上说话是一定能听的到的,无论我们和邻座之间的交谈还是乘务员和我们说话,声音并没有因为飞机的速度很大而受到影响。


  你有没有思考过,这是为什么呢?


  在回答这个问题之前,首先我们来科普一下:


  一般的客机速度大约是500-800km/h,也就是140-230m/s


  声速(sound speed)是340m/s


  飞机的这个速度还没有超过声速,所以我们说话是一定听得到的。


  但仅仅只是这样么?


  140/340≈40%,这是一个很大的比例了,可是坐过飞机的同学应该都有感受,在飞机上说话和在地面上交谈似乎并没有太大的影响。


  所以,飞机的速度对机舱内声音的传播似乎并没有影响。


  其实,这就涉及到相对速度(relative velocity)和绝对速度(absolute velocity)之间的概念了。


  Relative velocity is the velocity of one object measured relative to another.


  相对速度是一个物体相对于另一个物体的速度。


  物理里面的速度定义需要一个参照系,假如我们把G物体假定为不动,A物体离G位移的变化率,就是A相对于G的速度,即相对速度。


  Absolute velocity can be defined as the common uniform linear velocity of the various components of a physical system,relative to absolute space.


  绝对速度可以定义为一个物理系统中相对于绝对空间的各组成部分的共同均匀线性速度。


  听起来有点复杂,其实就是当研究物理运动的时候,会把一个比较大的参考系当成是静止不动的,相对于这个大的参考系的速度就是绝对速度。


  我们再次回到刚才的故事中,在飞机上,两位老太太,还有机舱内的空气,都随着飞机以飞机的速度在运行,他们之间的相对速度几乎是零。加之声音是由物体振动产生、由媒介(通常是空气)传播的。所以,即使飞机速度很大,对于两个同在机舱内的人来说,发出声音的人的声带和传播声音的空气还有接收声音的另一个人的耳朵,这三者相对静止,对声音的传播完全没有影响。也就是说,即使飞机的速度再大,两个在机舱内的人也在是可以正常交谈的。


  那么,如果两个人站在超音速飞机(飞行速度大于声速)的外部,这种情况下,站在前面的人说话后面的人能听到,后面的人说话前面的人听不到,你知道这是为什么吗?


  当两个人站在超音速飞机舱外时,相对于地球表面,两人的速度是飞机的速度(大于声速)而媒介(两人之间的空气)是近乎静止的,所以声源(说话者)接收器(听者)和媒介(空气)之间的相对速度是大于声速的。


  在这种情况下,当后面的人说话时,声波通过空气以340m/s的速度向前传播,而空气本身以更大的速度向后传播,所以振动效果无法传向前方,前方的人无法听到。反之,前一个人说话时,振动效果可以沿着空气向后传播,所以后面的人可以听到前面的人讲话。


  这里需要强调一点,正常情况下,人们是无法站在高速飞行的飞机外部的,这里只是为了方便同学们更好的理解。


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