Шум
Воздух, волны, звук - часть 13
Так, в большинстве твердых тел скорость звука по крайней мере втрое больше, чем в воздухе. Это связано с тем, что скорость звука пропорциональна корню квадратному из отношения соответствующего коэффициента упругости к плотности среды. Чем больше это отношение, тем больше скорость звука. В алюминии скорость звука при 15°С равна 5200 м/с, то есть более чем в 15 раз превышает скорость звука в воздухе; в стали при той же температуре скорость звука равна 5050 м/с. Если мы приложим ухо к одному концу длинной стальной трубы, то при ударе по другому ее концу сначала услышим ухом, приложенным к трубе, удар, переданный металлом трубы, а потом другим ухом — второй удар, принесенный волной, прошедшей через воздух. Эта вторая волна на прохождение того же расстояния затратит в 15 раз больше времени.
 |
 |
 |
 |
Рис. 4. Формирование волны прямоугольной формы |
Акустики прошлого века приняли этот метод для определения скорости звука в твердых телах; предварительно они нашли скорость звука в воздухе, измеряя время между наблюдением вспышки и приходом звука от взрыва, происшедшего на большом расстоянии. Затем достаточно было измерить промежуток времени между двумя приходами звука от удара, произведенного по дальнему концу очень длинной трубы или бруса. Первым произвел такое измерение в 1808 г. француз Био, который воспользовался чугунной трубой длиной в целый километр. Чтобы на таком расстоянии расслышать звук, приходящий по воздуху, пришлось на дальнем конце трубы закрепить колокол. Сходный, но более трудный эксперимент произвели физики Колладон и Штурм для определения скорости звука в воде. На Женевском озере они опустили под воду колокол и одновременно с ударом по нему взрывали небольшой заряд пороха. При этом они измеряли время между моментом появления вспышки и приходом звука от колокола. Во всех этих опытах время измерялось с помощью секундомера, и поэтому результаты были не слишком точны. При измерении гораздо более тонкими методами скорость звука в пресной воде при 15° оказалась равной 1440 м/с.