7 подписчиков
Всем привет! А вы когда-нибудь задавались вопросом как можно измерить скорость звука без экспериментов? Например через распространения изменения давления.
При измерении скорости звука, вызываемый колебаниями молекул, в воздухе главное нужно учитывать изменения температуры и плотности(показатели зависящие от давления и наоборот). Так как при столь больших скоростях изменение этих показателей очень заметно, если конечно у нас сжимаемая среда. Если у нас была бы несжимаемая, то распространение было моментально, так как молекуле не пришлось тратить время для передачи колебания следующей, по аналоги с шарами Ньютона. Он же как раз первым решил теоретически посчитать скорость звука.
Ища ответ он установил, что квадрат скорости равен отношению изменения давления к изменению плотности. Эту формулу Ньютон не записал математически, но он применил дифференциальное исчисление для решения этой задачи; можно считать, что тем самым изобрёл данный способ исчисления. Ответ вышел в 976 футов в секунду. Сравнивая результаты со стрельбища, замеряли время от вспышки орудия, до того как услышать выстрел на расстоянии, которые равнялись 1142 футам в секунду, Ньютон заметил эту разницу, почти в 17%, что очень существенно. Чтобы понять почему так вышло, он предположил, что разница образовалась, из-за содержания пыли и влаги в воздухе, что конечно по логике ускоряет процесс, и можно было увериться, что так разительно. Но это не было правдой.
Данный вопрос решил Пьер Симон маркиз де Лаплас. Ньютон проводил расчёт в изотермической среде, а как мы говорили ранее, при вычислении данного показателя нужно учитывать и температуру. Поэтому Лаплас проводил расчёты в адиабатической процессе. В таком случае понятно, что давление пропорционально определённой плотности со степенями свободы, куда может передавать колебания молекула. Показатель степени свободы для воздуха у= 1.4. В итоге внося корректировки в формулу Ньютона разница квадрата скорости равнялась тем 1.4, что закрывала эти 17% из эксперимента.
Это была история и разъяснения одного из способов для расчёта скорости звука в атмосфере.
#наука #авиация #интересно #история #факты
1 минута
2 февраля 2024