ค้นหา
  
Search Engine Optimization Services (SEO)

อัตราเร็วของเสียง

อัตราเร็วของเสียง คือ ระยะทางที่เสียงเดินทางไปในตัวกลางใดๆ ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา โดยทั่วไปเสียงเดินทางในอากาศที่มีอุณหภูมิ 25?C (= 298,15 K) ได้ประมาณ 346 เมตร/วินาที และในอากาศที่อุณหภูมิ 20?C ได้ประมาณ 343 เมตร/วินาที อัตราเร็วที่เสียงเดินทางได้นั้นอาจมีค่ามากขึ้นหรือน้อยลงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของตัวกลางเป็นหลัก และอาจได้รับอิทธิพลจากความชื้นบ้างเล็กน้อย แต่ไม่ขึ้นกับความดันอากาศ

เนื่องจากการเดินทางของเสียงอาศัยการสั่นของโมเลกุลของตัวกลาง ดังนั้นเสียงจะเดินทางได้เร็วขึ้นหากตัวกลางมีความหนาแน่นมาก ทำให้เสียงเดินทางได้เร็วในของแข็ง แต่เดินทางไม่ได้ในอวกาศ เพราะอวกาศเป็นสุญญากาศจึงไม่มีโมเลกุลของตัวกลางอยู่

ดังนั้น อัตราเร็วของเสียง จะเพิ่มขึ้นตามความแข็งเกร็งของวัสดุ และ ลดลงเมื่อความหนาแน่นเพิ่มขึ้น

ของแข็งนั้นมีค่าความแข็งเกร็งไม่เป็นศูนย์ ทั้งต่อแรงบีบอัด หรือ การเปลี่ยนปริมาตร (volumetric deformation) และ แรงเฉือน (shear deformation) ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะกำเนิดคลื่นเสียงที่มีความเร็วต่างกัน ขึ้นกับรูปแบบของคลื่น

ในแท่งของแข็ง ซึ่งมีขนาดความหนา (หรือขนาดของตัวกลาง ในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น) เล็กกว่าความยาวคลื่นมาก อัตราเร็วของเสียงหาได้จาก

ในแท่งของแข็งหนา หรือ ขนาดด้านข้างของตัวกลาง ใหญ่กว่าความยาวคลื่น เสียงจะเดินทางได้เร็วกว่า อัตราเร็วของเสียงสามารถหาได้จากการแทนค่ามอดุลัสของยัง ด้วย มอดุลัสคลื่นหน้าราบ (en:plane wave modulus) ซึ่งหาได้จาก มอดุลัสของยัง และ อัตราส่วนของปัวซง (en:Poisson's ratio) ?{\displaystyle \nu }

จะเห็นได้ว่า อัตราเร็วของเสียงในของแข็งขึ้นกับความหนาแน่น ของตัวกลางเท่านั้น โดยไม่ขึ้นกับอุณหภูมิ ของแข็ง เช่น เหล็ก สามารถนำคลื่นด้วยความเร็วที่สูงกว่าอากาศมาก

ของเหลวจะมีความแข็งเกร็งต่อแรงอัดเท่านั้น โดยไม่มีความแข็งเกร็งต่อแรงเฉือน ดังนั้นอัตราเร็วของเสียงในของเหลวหาได้โดย

(นัวตัน นั้นค้นพบวิธีการหาค่าอัตราเร็วของเสียงก่อนพัฒนาการของ อุณหพลศาสตร์ และได้ใช้การคำนวณแบบอุณหภูมิเสมอ (en:isothermal) แทนที่จะเป็นแบบแอเดียแบติก (en:adiabatic) ซึ่งทำสูตรของนิตันนั้นขาดตัวคูณ ?)

T0 = 273.15 K (= 0 ?C = 32 ?F) ความเร็วเสียง 331.5 m/s (= 1087.6 ft/s = 1193 km/h = 741.5 mph = 643.9 นอตT20 = 293.15 K (= 20 ?C = 68 ?F) ความเร็วเสียง 343.4 m/s (= 1126.6 ft/s = 1236 km/h = 768.2 mph = 667.1 นอตT25 = 298.15 K (= 25 ?C = 77 ?F) ความเร็วเสียง 346.3 m/s (= 1136.2 ft/s = 1246 km/h = 774.7 mph = 672.7 นอต

ในกรณีของก๊าซในอุดมคติ อัตราเร็วของเสียง c ขึ้นกับอุณหภูมิเท่านั้น โดยไม่ขึ้นกับความดัน อากาศนั้นเกือบจะถือได้ว่าเป็นก๊าซในอุดมคติ อุณหภูมิของอากาศเปลี่ยนแปลงตามระดับความสูง เป็นผลให้อัตราเร็วของเสียงที่ระดับความสูงต่างๆ นั้นแตกต่างกัน

ใน ตัวกลางที่ไม่มีการกระจาย (non-dispersive medium) – อัตราเร็วของเสียงไม่ขึ้นกับความถี่ ดังนั้นอัตราเร็วในการส่งถ่ายพลังงาน และ อัตราเร็วเร็วในการเคลื่อนที่ของเสียง นั้นมีค่าเท่ากัน ในย่านความถี่เสียงที่เราสามารถได้ยินนั้น อากาศมีคุณสมบัติเป็นตัวกลางที่ไม่มีการกระจาย โปรดสังเกตว่า CO2 ในอากาศนั้นเป็นตัวกลางที่มีการกระจาย และทำให้เกิดการกระจายสำหรับคลื่นเสียงความถี่สูง (28KHz) ใน ตัวกลางที่มีการกระจาย (dispersive medium) – อัตราเร็วของเสียงจะขึ้นกับความถี่ องค์ประกอบที่แต่ละความถี่จะเดินทางด้วยความเร็วเฟส (phase velocity) ที่แตกต่างกัน ส่วนพลังงานของเสียงจะเดินทางด้วยความเร็วที่ความเร็วกลุ่ม (group velocity) ตัวอย่างของตัวกลางที่มีการกระจาย คือ น้ำ

โดยที่ ?{\displaystyle \theta \,} คือ อุณหภูมิ ในหน่วย องศาเซลเซียส ความแม่นยำในการประมาณในช่วงของอุณหภูมิในช่วง -20?C ถึง 40?C จะมีค่าความผิดพลาดไม่เกิน 0.2% ในช่วงอุณหภูมิสูงกว่า หรือ ต่ำกว่านั้นอัตราเร็วของเสียงจะประมาณโดย

การเคลื่อนที่ของวัตถุใดๆด้วยอัตราเร็วเท่ากับเสียง ณ ตำแหน่งนั้น จะเรียกว่าอัตราเร็ว 1 มัค (Mach) ในทำนองเดียวกันถ้าเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็ว 2 เท่าของอัตราเร็วของเสียงวัตถุนั้นก็จะมีความเร็วเป็น 2 มัค

1. ความหนาแน่นของตัวกลาง อัตราเร็วในตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะมีค่ามากกว่าในตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า 2. อุณหภูมิอัตราเร็วเสียงจะแปรผันตรงกับรากที่2ของอุณหภูมิเคลวิน เพราะอุณหภูมิสูงขึ้นจะทำให้โมเลกุล มีพลังงานจลน์มากขึ้นการอัดตัวและขยายตัวเร็ว ทำให้เสียงเคลื่อนที่ได้เร็วขึ้น จึงได้ว่า V ??T และสำหรับในอากาศนั้น เราสามารถหาอัตราเร็วเสียงที่อุณหภูมิต่าง ๆ ได้โดยอาศัย

การใช้คลื่นเสียงวัดระยะทาง ส่วนมากจะใช้ในน้ำ เนื่องจากอัตราเร็วของเสียงในน้ำมีค่าสูงกว่ายานพาหนะหรือวัตถุอื่นที่เคลื่อนที่ในน้ำมาก เช่นการวัดความลึกของทะเล หรือการใช้คลื่นโซนาร์เป็นเรดาร์ของชาวประมงในการสำรวจหาฝูงปลาเป็นต้น


 

 

รับจำนำรถยนต์ รับจำนำรถจอด

เคมีเวชภัณฑ์ เคมีดาราศาสตร์ เคมีไคเนติกส์ สารประกอบอนินทรีย์ สารประกอบเคมี สารประกอบ John Dalton ทฤษฎีโฟลจิสตัน อ็องตวน ลาวัวซีเย Robert Boyle ปฏิกิริยาเคมี รายชื่อคณะวิทยาศาสตร์ในประเทศไทย เคมีสิ่งแวดล้อม วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม Social psychology วิทยาศาสตร์สังคม เทคนิคการแพทย์ เวชศาสตร์ พยาธิวิทยา เนื้องอกวิทยา ทัศนมาตรศาสตร์ Pharmacy บรรณารักษศาสตร์และสารนิเทศศาสตร์ วิทยาศาสตร์พุทธิปัญญา สารสนเทศศาสตร์ วิทยาการสารสนเทศ สัตววิทยา วิทยาไวรัส ประสาทวิทยาศาสตร์ อณูชีววิทยา จุลชีววิทยา วิทยาภูมิคุ้มกัน มีนวิทยา มิญชวิทยา กีฏวิทยา Developmental biology วิทยาเซลล์ ชีววิทยาของเซลล์ วิทยาแผ่นดินไหว ชลธารวิทยา สมุทรศาสตร์ เคมีความร้อน เคมีไฟฟ้า เคมีการคำนวณ เคมีวิเคราะห์ Particle physics พลศาสตร์ของไหล พลศาสตร์ สวนศาสตร์ ฟิสิกส์เชิงทฤษฎี โป๊ป ความเรียง เรอเน เดส์การตส์ การสังเกต การทดลอง ฟรานซิส เบคอน กระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ความรู้เชิงประจักษ์ คณิตตรรกศาสตร์ เครือข่ายคอมพิวเตอร์เพื่อโรงเรียนไทย ไม้บรรทัด กระดูกนาเปียร์ ลูกคิด การแข่งขันคณิตศาสตร์ รางวัลอาเบล เหรียญฟิลด์ส ปัญหาของฮิลแบร์ท กลุ่มความซับซ้อน พี และ เอ็นพี ข้อความคาดการณ์ของปวงกาเร สมมติฐานความต่อเนื่อง ข้อความคาดการณ์จำนวนเฉพาะคู่แฝด ข้อความคาดการณ์ของโกลด์บาช เอกลักษณ์ของออยเลอร์ ทฤษฎีบทสี่สี วิธีการแนวทแยงของคันทอร์ ทฤษฎีบทมูลฐานของแคลคูลัส ทฤษฎีบทมูลฐานของพีชคณิต ทฤษฎีบทมูลฐานของเลขคณิต ทฤษฎีบทความไม่สมบูรณ์ของเกอเดล ทฤษฎีบทสุดท้ายของแฟร์มา ทฤษฎีข้อมูล กลศาสตร์ ทฤษฎีเกม คณิตศาสตร์การเงิน การวิเคราะห์เชิงตัวเลข คณิตศาสตร์ฟิสิกส์ วิทยาการเข้ารหัสลับ การคำนวณ คณิตศาสตร์เชิงการจัด วิยุตคณิต ทฤษฎีความอลวน สมการเชิงอนุพันธ์ แคลคูลัสเวกเตอร์ แฟร็กทัล ทอพอลอยี เรขาคณิตสาทิสรูป พีชคณิตเชิงเส้น ทฤษฎีกรุป ทฤษฎีจำนวน อนันต์

 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
จำนำรถราชบุรี รถยนต์ เงินด่วน รับจำนำรถยนต์ จำนำรถยนต์ จำนำรถ 24157