声速是多少米每秒(声音能跑多快)

100次浏览     发布时间:2024-08-09 12:19:14    

运动会正在举行。百米赛起跑处的裁判高举信号枪,发出起跑号令:“各就位——,预备——,”“啪!”信号枪一响,运动健儿们即像高弦之箭,奔向终点。在终点处的你,如果细心点就会发现:当你听到信号枪声时,运动员们早已离开起跑线,计时裁判也已经按动秒表约0.3秒钟了。为什么会这样呢?

原来,声音在介质中传播是需要时间的。测量表明:在常温(15℃)和标准大气压下,空气中的声音每秒钟可传约340米远。声波在单位时间里传播的距离称为声速。即是说,空气中的声速为340米/秒。信号枪声从起跑处传到终点处,须经过100米的距离,因此大约要0.3秒的时间。显然,计时裁判不能根据枪声来启动秒表。因此在起跑处旁竖有一小黑牌。当裁判把信号枪高举在黑牌前,并击发信号枪时,枪声命令运动员起跑,而信号枪迸发出的白烟在小黑牌的反衬下,立即被终点处的计时裁判清楚地看到,并据此来起动秒表。当然,白烟的光传到计时裁翔的眼中也需要时间。但是光传播的速度为每秒30万公里,传经100米所需的时间就完全可忽略了。

如果细心观察军乐队引导的运动员的长队伍,你会发现运动员们的步伐并不整齐;紧接军乐队的运动员在迈左脚时,大约170米后的运动员却正在迈右脚。是运动员们没有操练好吗?不,这同样是“声速”在“捣鬼”。因为军乐声传170米远已大约需0.5秒时间,行进一步的时间也约为0.5秒,自然170米后的运动员步伐就迟一步了。

如果在广州用收音机听北京“首都剧场”的音乐会实况转播,试问是首都剧场的听众先听到音乐?还是广州的听众先听到?粗看起来似乎肯定是剧场的观众先听到。但是计算表明完全是另一回事。无线电波传播的速度是30万公里/秒,北京到广州的距离假设按3000公里来估算,则无线电波从北京传到广州仅需l/100秒的时间。在1/100秒的时间里声音只能传3.4米远。首都剧场的观众离舞台的距离一般都在十米以上。因此,首都剧场的听众反而比广州的收音机听众晚听到音乐声。

声速并不是固定不变的。当温度变化时,声速会略有变化。在空气中,温度每升高1℃,声速增加0.607米。不同介质中的声速也不一样。水中的声速是1450米/秒,钢铁中是5000米/秒,玻璃中是5000~6000米/秒,而橡胶中只有30~50米/秒。

为什么声音在不同介质中传播速度不一样呢?科学家研究发现,传播速度与介质的性质有关。声音在传播过程中,介质分子依次在自己的平衡位置附近振动。某个分子偏离平衡位置时,周围其他分子就会把它拉回到平衡位置,所以介质有反抗偏离平衡位置的本领。反抗本领大的介质,传递振动的本领也大,传递声音的速度快。水分子的反抗本领比空气分子大,所以声音在水中的传播速度比空气中快。铁分子的反抗本领比水分子过要大,所以声音在钢铁中传播速度更快。

测得各种介质中的声速数据后,可派上很多用场。例如:可用来测量两点间的距离,可用来测量钢板的厚度,可用来判断输油管中输送的是什么油,可用来测量海水的深度,等等。

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