Zvočni valovi in hitrost zvoka

Zvočni valovi

Opomba: če te zanima več o zvoku, si lahko celotno serijo prispevkov o zvoku, prebereš tu: https://handsonbox.com/category/zvok-in-nihanje/

Sedaj, ko že dobro poznamo plasti zraka (zgoščine in razredčine), ki sestavljajo zvočno valovanje, si lahko zastavimo sledeče vprašanje: kako se te plasti premikajo od predmeta, ki vibrira, do naših ušes? Zanima nas torej, ali zvočni val potuje skozi prostor, ali pa obstaja morebiti kakšen drug način premikanja?

Zvok se širi tako, da prvi zračni delček zatrese drugega, drugi tretjega in tako naprej vse do tvojih ušes. HandsOnBox

Zvok se širi tako, da prvi zračni delček zatrese drugega, drugi tretjega in tako naprej vse do tvojih ušes.

V uvodu smo povedali, da kadarkoli predmeti vibrirajo, to povzroči vibracijo okoliških zračnih delčkov (molekul). Prvi zračni delčki zatresejo druge, drugi zatresejo tretje in tako naprej, vse do tvojega ušesa. Ugotovimo lahko, da od tresočega predmeta do tebe ne potujejo eni in isti tresoči zračni delčki. Kar se pravzaprav dogaja pri širjenju zvoka, je širjenje tresenja, in ne potovanje delčkov.

Izvedi eksperiment s frnikulami!

To lahko lepo ponazorimo s preprostim eksperimentom. Vse, kar potrebuješ, je, da v ravno vrsto postaviš štiri frnikole (poskus bo še bolje uspel, če so frnikole v žlebiču). Peto frnikolo frcni tako, da zadane prvo v vrsti. Kaj se zgodi? Prva zadeta frnikola bo udarila naslednjo in tako naprej. Na ta način se energija prenaša vzdolž vrste. Ko zadnja frnikola v vrsti prejme energijo, se odkotali. Opaziš torej, da se posamezne frnikole ne premaknejo. Kar se premika, je energija. Enako se dogaja tudi pri širjenju zvoka. Tresoči delčki zraka prenesejo tresljaj na naslednje delce, ti pa naprej, ne da bi sami potovali od izvora zvoka do tvojih ušes.

Zvok je hiter, ampak mogoče ga je prehiteti

Že vsaj od zgodnjega 17. stoletja dalje je znanstvenikom poznana hitrost zvoka. Ta znaša v suhem zraku pri dvajsetih stopinjah Celzija 343 metrov na sekundo (to je približno 10-krat hitreje, kot se peljemo po avtocesti). Hitrost zvoka v drugih medijih pa je drugačna – v vodi zvok potuje 1450 metrov na sekundo (40-krat hitreje, kot potujemo po avtocesti).

Ljudje smo prvič prehiteli hitrost zvoka 14. 10. 1947. To je uspelo ameriškemu pilotu Chucku Yeagerju z letalom na reaktivni pogon, ki je bilo v zraku spuščeno iz velikega transportnega letala. Letalo je nato na nadmorski višini 13,7 km prvič v zgodovini človeštva uspelo prebiti hitrost zvoka. Preboj zvočne hitrosti se imenuje tudi preboj zvočnega zida. Ko se letalo približuje zvočni hitrosti, se pred njegovim nosom naberejo vsi zvočni valovi, ki jih je s svojim hrupom oddal. Ti zvočni valovi so dejansko številne plasti zgoščenega in razredčenega zraka, ki za letalo predstavljajo oviro, ki jo mora prebiti. Še danes konstruiranje nadzvočnih letal predstavlja prav poseben trdnostni izziv. Prebiti zvočni zid ni šala.

Če te zanima prvi preboj zvočnega zidu, si lahko pogledaš posnetek: klikni tu.