Физика распространения звука

Распространение звука в различных материалах и измерениях. Почему поезд на железнодорожных путях слышен за много миль? Можно ли услышать приближающийся поезд, приложив ухо к рельсам? Физика объясняет, почему поезд на железнодорожных путях можно услышать за много миль. Звук — это всего лишь волна давления, возмущение, которое как бы толкает соседние атомы, заставляя их распространяться. Когда поезд касается путей, он посылает волну давления по рельсам. Вот почему я чаще всего ошибаюсь: звук распространяется быстро, а в твёрдых телах — медленнее, чем в жидкостях, и медленнее всего — в газах. Это связано с тем, что твёрдые тела гораздо плотнее, и в них гораздо больше молекул. В жидкостях молекул меньше, а в газах ещё меньше. Например, в воздухе скорость волны давления составляет 343 м/с — это скорость звука, но в воде она составляет 1482 метра в секунду, а в стали — почти шесть тысяч метров в секунду. Даже самые лучшие высокоскоростные поезда движутся всего около 17 метров в секунду, скорость звука намного выше скорости поезда, и поэтому неважно, что звук распространяется ещё быстрее по стальным рельсам — в воздухе звук достаточно быстр. Так почему же вы можете обнаружить поезд на железнодорожных путях? Правильный ответ связан с измерениями. Динамик издаёт звук, распространяющийся в трёх измерениях, как сфера, и поэтому интенсивность падает пропорционально увеличению площади. На расстоянии интенсивность удваивается, как вы можете видеть здесь. Интенсивность теряется как 1/r^2, что называется законом обратных квадратов, который вы, возможно, знаете из уравнения гравитации. В двух измерениях, как камень, брошенный в озеро, интенсивность волны падает всего на 1/r, хотя и не так сильно. Но в одном измерении, например, на железной дороге, интенсивность никогда не падает! Единственное, что останавливает звуковую волну на железнодорожных путях, — это затухание. Вы не можете обнаружить волну на железнодорожных путях за много миль, потому что только затухание останавливает волну. Неважно, что звук в неподвижном состоянии гораздо быстрее звука в воздухе. Звук в воздухе всё равно гораздо, гораздо, гораздо быстрее, чем звук поезда. #физика #железная дорога #поезд