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音速

音速

概述
    音速也叫声速,指声波在媒质(介质)中传播的速度。其大小因媒质的性质和状态而异。声速顾名思义即是声音的速度,唯声音系以波的形式传播,与一般所理解物体的速度是不同的,所以与其将音速称为声音的速度,倒不如将音速视为波传递速度的指标,音速与传递介质的材质状况有绝对关系,而与发声者本身的速度无关,而发声者与听者间若有相对运动关系,就形成了都卜勒效应;也由此观点,穿/超音速时的诸多物理现象,其实与声音无关,而是压缩波密集累积所产生的物理现象。

传播速度

    音速也叫“声速”,指声波在媒质(介质)中传播的速度。其大小因媒质的性质和状态而异。一般说来,音速的数值在固体中比在液体中大,在液体中又比在气体中大。空气中的音速,在标准大气压条件下约为340米/秒,或1224公里/小时。音速的大小还随大气温度的变化而变化,在对流层中,高度升高时,气温下降,音速减小。在平流层下部,气温不随高度而变,音速也不变,为295.2米/秒。空气流动的规律和飞机的空气动力特性,在飞行速度小于音速和大于音速的情况下,具有质的差别,因此,研究航空器在大气中的运动,音速是一个非常重要的基准值。

影响因素

    从声源发出的声波以一定的速度向周围传播,意味着声波的能量也以一定的速度向周围传播。目前所知,声波能够在所有物质(除真空外)中传播。其传播速度由传声介质的某些物理性质,主要是力学性质所决定。例如,音速与介质的密度和弹性性质有关,因此也随介质的温度、压强等状态参量而改变。气体中音速每秒约数百米,随温度升高而增大,0℃时空气中音速为331.4米/秒,15℃时为340米/秒,温度每升高1℃,音速约增加0.6米/秒。通常,固体介质中音速最大,液体介质中的音速较小,气体介质中的音速最小。另外,不均匀介质中的音速处处不等。各向异性介质中的音速随传播方向而异。

    在有些情况下音速还与声波本身的振幅、频率、振动方式(纵波声速、横波声速等)有关。如果传播介质的尺寸不够大,则其边界对音速也有影响。因此为了使音速的量值确切地表征传声介质的声学特征,不受其几何形状的影响,一般须规定传声介质的尺寸足够大(理论上为无限大)情况下的声波传播速度。有时为了实用上的方便,也列出某些特殊情况下的音速,如固体细棒中的音速。

不同介质

真空 0m/s(也就是不能传播)
空气(15℃)340m/s
空气(25℃)346m/s
软木 500m/s
煤油(25℃)1324m/s
蒸馏水(25℃)1497m/s
海水(25℃)1531m/s
铜(棒)3750m/s
大理石 3810m/s
铝(棒)5000m/s
铁(棒)5200m/s

航空领域

    1964年5月11日,以每小时3200公里速度飞行的B·70轰炸机在加利福尼亚州帕默达尔北方美国飞机厂正式露面,而该飞机起飞前的研究工作并不为人所知。
    在耗资13.4亿美元的空军工程中,按计划只能再生产一架这类飞机。该机设计能力为在20000米上空飞行6000英里,它为飞机的性能创造了新的标准。但是批评者们认为它的技术是过时了的。飞机的支持者反驳说B·70开创了使用轻金属钛的先例,其中有6吨钛用于飞机机体前身。可以相信,机重275吨的B·70是迄今建造的飞机最重的,由6部喷气发动机作动力,进气口大到足以使一个身高1.8的人直立其中。B·70将在今年夏季试飞,试飞中所得数据将用来设计商业运输机,这种运输机将以3倍于声音的速度飞行。