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ガス中の音速


音は、縦方向の機械的な波として考えることができ、あらゆるチャネルを通過できます。ただし、ボイドエリアを通過することはできません。真空には音は存在しません。音は圧力の変化を示す場合があります。音波の圧力が高まった領域は圧縮 (または凝縮) であり、音波の圧力が減少した領域は希薄化 (または膨張) です。

音波の特徴

  • 山と谷:波では、頂上を山と呼び、谷を谷と呼びます。

  • 波長:連続した圧縮 (C) または 2 つの連続した希薄化 (R) の間のギャップです。また、λ (ギリシャ文字のラムダ) で表されます。その SI 単位はメートル (m) です。

  • 頻度:ν (ギリシャ文字、nu) で表されます。その SI 単位はヘルツ (Hz) です。

  • 波の期間:1 回の圧縮と希薄化を完了するのにかかる時間です。

  • T で表され、SI 単位は秒 (s) です。

  • 頻度と期間は次のように関連しています:

ν =1/T

  • ピッチ:ソース (または音を生成しているオブジェクト) の粒子の動きが速いほど、周波数が高くなり、ピッチが高くなります。

  • 波の振幅:平均値の両側にある媒質内の最大擾乱 (粒子の衝突) の大きさです。 Aで表します。単位は距離(メートル)と同じです。

  • 音の硬さ (ラウドネスとも言います) や柔らかさ (甘い声とも言います) は、その振幅によって決まります。

  • 音波は発生源から広がります。音源から遠ざかるにつれて、振幅とラウドネスが減少するため、聞こえる音は少なくなります。

  • 音の質または音色:同じピッチとラウドネスを持つ音を別の音と区別するのに役立ちます。

  • 他に比べて聞き心地の良い音は、豊かな品位があると言われています。

  • 単一の (または 1 単位とも言えます) 周波数の音をトーンと呼びます。

  • ノイズ (妨害) は耳に不快です。

  • 音の強さ:単位面積 (またはポイント)

異なるメディアでの音速

  • 音は媒体 (または物体) を有限の速度で伝播 (振動) します。

  • 音速は、音を伝える媒体 (特定の物体) の特性によって異なります。

音速は、固体 (金属、非金属を含む) から気体状態 (空気) に低下します。

媒質内では、温度が上がると音速が上がります (温度を上げると、分子は運動エネルギーを獲得し、衝突が速くなり、衝撃が大きくなります)

音の反射

音の反射の法則は、音が入射する方向 (物体に触れる方向) と反射される方向 (物体に触れた後に跳ね返る方向) が法線 (入射方向と同じ平面上にある入射点、反射点、および法線での反射面への線および反射線)。

エコー:エコーは、直接音の後に遅れてリスナーに到達する音の反射 (反復) です。

  • 音の感覚は処理され、約 0.1 秒間脳に送られます。

  • エコーを聞き取りやすくするには、原音と反射音の時間間隔を 0.1 秒以上にする必要があります。

  • 音の発生点から反射面までの音の距離の合計は、少なくとも:

344 m/s × 0.1 s =34.4 m (ここで、344 m/s は音速です)

  • 反響が完璧に聞こえるためには、音源から障害物までの距離の逆数は、この距離の半分、つまり 17.2m でなければなりません。

  • この距離は、ガスの温度によって変化します。

  • 複数回の反射が成功したため、エコーが複数回聞こえる場合があります

  • 複数の面での反射が成功したため、雷鳴が聞こえます。

ドップラー効果式

ドップラー効果式を使用して、音源と観測者の速度、および音波の元の周波数と観測された周波数を計算できます。ドップラー効果の式は 1 つしかありませんが、さまざまなシナリオで観測者または音源の速度に基づいて変化します。これはドップラー効果の式です:

f’=f(v + vo)/(v – vs)

ここで、f’ =観測頻度

f =実際の頻度

v =音波の速度

vo =観測者の速度

vs =ソースの速度

結論

音波は、媒体内の粒子の動きによって特徴付けられます。これは、機械的な波として知られています。振動する粒子がないため、音は真空を通過できません。ガスは、音の移動を通じて最も一般的な媒体です。振動する物体が事前に移動している間、それはその前部内のガスを押して圧縮し、過度の応力の場所を開発します.



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