Что общего у кухонной раковины и сверхзвукового самолёта, который делает «бум»? Сейчас расскажем.
Громкость звука (или, как говорят физики, уровень звукового давления) измеряется в особых единицах – децибелах. Напряженная тишина в классе во время контрольной по математике – это будет 40 децибел. Спокойный разговор – 60 децибел. Громкий гвалт в школьном коридоре на переменке – 90 децибел. Максимальная громкость большого симфонического оркестра – 120 децибел. Рёв авиадвигателя – 130 децибел... А дальше?
Можно ли вообще получить звук громкостью в 250 децибел? Или в 1000 децибел? Оказывается, нет!
Звуковую волну в принципе нельзя «разогнать» до сколь угодно большой силы (амплитуды), потому в какой-то момент она исчезает, точнее, превращается в совершенно другую волну – а именно волну ударную (многие называют её «взрывной волной»).
Да-да, каким бы это ни казалось странным, но симфония Бетховена в концертном зале и ударная волна при ядерном взрыве – это две стороны одного и того же физического явления, так сказать, «родные сестрёнки». Громкость звуковой волны зависит от скорости движения молекул воздуха, и как только эта скорость превысит скорость звука, мы получим уже не звуковую, а ударную волну.
Превратить звуковую волну в ударную у нас с вами дома или в классе вряд ли выйдет (для этого нужно ОЧЕНЬ много энергии, да и опасно это). А вот для того, чтобы увидеть своими глазами обратный процесс – как ударная волна при взрыве вырождается в звуковую, – можно провести очень простой и красивый физический опыт. Его легко сделать, например, в ванной или на кухне.
Направьте на дно ванны или раковины узкую, но сильную струю воды — и увидите, что сперва вода растекается идеально гладким слоем, образующим правильный круг, а затем от этого круга начинает расходиться рябь из больших и маленьких волн. В чём дело?
Пока скорость воды высокая, образуется гладкая поверхность — в нашем опыте это и будет аналогом ударной волны. Но скорость воды падает, и, начиная с определенной границы, по воде начинают расходиться волны — в нашем опыте это будет аналогом звуковой волны (ударная волна вырождается в звуковую). Обратите внимание: граница между гладким и волнистым участком очень ровная и чёткая, потому и называется она (при движении молекул воздуха) «звуковым барьером». Можно (условно) сказать, что внутри круга вода течёт со «сверхзвуковой» скоростью, а вне круга – с «дозвуковой».
* * *
Как самому сделать кольцо Глазенапа, камеру-обскуру и звёздный посох? Что будет, если взорвать ядерную бомбу на дне Марианской впадины? Отчего человек устаёт? Правда ли, что бессмертие невозможно? Как устроена бесконечность?
Всё это журнал "Лучик" – лучший познавательный и развивающий семейный журнал для детей в России. Перейдите по ссылке, чтобы полистать номера журнала и убедиться.
Приобрести журнал можно заполнив форму и оплатив стоимость его доставки в ваш почтовый ящик картой прямо на сайте. В журнале 80 страниц. Стоимость 230 рублей, выходит ежемесячно. Возможна пробная подписка на 1 месяц.
