Дыбыстың сұйықтарда және газдарда таралуы.

Дыбыс тербелістері таралатын негізгі орта ауа болғ андық тан, серпімді қ ума толқ ындардың газ ішінде таралу жылдамдығ ы туралы мә селені қ арастырамыз.

Қ ума толқ ындардың бір тұ тас ортада таралу жылдамдығ ының 106-параграфта мынадай ө рнегі берілгенді:

, (1)

мұ ндағ ы - ортаның Юнг модулі, ортаның тығ ыздығ ы.

Деформацияланатын серпімді стержень ү шін Юнг модулі берілген анық тама бойынша мынағ ан тең:

,

мұ ндағ ы p_n-кернеу, яғ ни стерженьнің кө лденең қ имасы ауданының бірлігіне тү скен кү шке тең шама, ал салыстырмалы ұ зару. Газ бағ аны ү шін p_n-ді газды сығ атын қ осымша қ ысым мен алмастыруғ а болады. Салыстырмалы сызық тық деформацияны салыстырмалы V кө лемдік деформациямен алмастыруғ а болады, ө йткені біз газ бағ аны ө зінің кө лденең қ имасын ө згертпей тек ұ зына бойымен сығ ылады деп жоримыз. Сонымен,

. (2)

Қ ысым мен кө лемнің ө згерулері шексіз аз деп алып, оларды мен арқ ылы белгілейміз. Мұ нда қ ысымның артуына ( оң шама) кө лемінің кішіреюі, яғ ни теріс шамасы сә йкес келетіні есте болсын. Сондық тан, (2) формуланы мына тү рде қ айта жазамыз:

немесе . (2а)

Дыбыс тербелістері соншалық тез болатындық тан, газдың сығ ылуы мен сиреуінің адиабаталық процесс деп есептеуге болады, сондық тан газ кү йінің ө згеруі Пуассон формуласын қ анағ аттандырады:

,

мұ ндағ ы газдың қ ысымы тұ рақ ты болғ андағ ы, жылу сыйымдылығ ы мен кө лемі тұ рақ ты болғ андағ ы жылу сыйымдылығ ының қ атынасы, .

Пуассон формуласын дифференциалдайтын болсақ, мынау шығ ады:

бұ да .

dp/dV қ атынасының бұ л мә нін (2а) формулағ а қ ойсақ, мынаны табамыз:

;

ақ ырында, Е-нің бұ л мә нін дыбыс толқ ындарының жылдамдық тарының формуласына (1) қ ойсақ, былай болады:

. (3)

мұ ндағ ы тығ ыздығ ының орнына оның p қ ысымы, газдың Т температурасы мен оның молекулалық салмағ ы арқ ылы ө рнектелген мә нін қ ойсақ, мынадай болады:

,

мұ ндағ ы R- газ тұ рақ тысы, сонда

. (4)

Сонымен, берілген газ ү шін дыбыс толқ ындарының таралу жылдамдығ ы абсолют Т температурасының квадрат тү біріне тура пропорционал жә не газдың р қ ысымына тә уелді емес.

Бірдей жағ дайларда алынғ ан ә р тү рлі газдар ү шін дыбыс жылдамдық тары олардың молекулалық салмақ тарының квадрат тү біріне кері пропорционал болады.

Таблицада 0 температурада таралу жылдамдық тарының мә ндері келті-

рілген.

Дыбыстың сутегіндегі жылдамдығ ының ү лкен болуы оның молекулалық салмағ ының аз болуынан.

Дыбыс толқ ындары атмосфера-да таралғ анда атмосфераның бір текті болмауының маң ызы зор. Дыбыс жылдамдығ ы ауаның температурасы мен оның ылғ алдылығ ына байланысты. Дыбыс толқ ын-дарының таралу жылдамдығ ына жел де ә сер етеді. Ақ ырында, толқ ындар ө здері ә р тү рлі жылдамдық тармен қ озғ алатын екі ортаның шекаралығ ында шағ ылады. Дыбыстардың бұ лт пен тұ манның шекаралығ ынан шағ ылатынын байқ ауғ а болады.

Дыбыстардың желге қ арсы жақ тан гө рі, жел жақ тан жақ сы естілетіні кімге де болса белгілі. Бұ л қ ұ былысқ а желдің жылдамдығ ының ө зі емес, жел жылдамдығ ының градиенті себепші болады, ө йткені желдің жылдамдығ ы дыбыстың жылдамдығ ынан ә детте аз болады. Желдің жылдамдығ ы Жер бетінен биік жерге қ арағ анда Жер бетіне жақ ын жерде аз болады. Бұ л – желге қ арсы бағ ытталғ ан дыбыс сә улелерінің жоғ ары қ арай кетуіне себепкер болады. Желге қ арсы дыбыстың нашар естілу себебі дыбыс сә улелерінің бақ ылаушының тө бесінен жоғ ары ө тетіндігінен болады.