ALevel物理知識(shí)點(diǎn)—聲速內(nèi)容指導(dǎo)

 

　　音速，是介質(zhì)中微弱壓強(qiáng)擾動(dòng)的傳播速度，其大小因媒質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)而異。空氣中的音速在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓和15℃的條件下約為340m/s。很多同學(xué)們?cè)?strong>ALevel物理知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)時(shí)，往往會(huì)對(duì)這部分內(nèi)容有所疑惑，下面A加未來小編就帶大家一起來詳細(xì)解析一下這個(gè)考點(diǎn)，希望對(duì)大家有所幫助。

 

ALevel物理知識(shí)點(diǎn)

 

　　有這么一則笑話：

 

　　兩位老太太頭一回坐飛機(jī)，聽說飛機(jī)的速度比聲速還快，于是她們找到了機(jī)長，懇切地說：“機(jī)長，請(qǐng)開飛機(jī)的速度不要超過聲速，因?yàn)槲覀冊(cè)跈C(jī)上還要談話。”

 

　　大家都知道在飛機(jī)上說話是一定能聽的到的，無論我們和鄰座之間的交談還是乘務(wù)員和我們說話，聲音并沒有因?yàn)轱w機(jī)的速度很大而受到影響。

 

　　你有沒有思考過，這是為什么呢？

 

　　在回答這個(gè)問題之前，首先我們來科普一下：

 

　　一般的客機(jī)速度大約是500-800km/h，也就是140-230m/s

 

　　聲速（sound speed）是340m/s

 

　　飛機(jī)的這個(gè)速度還沒有超過聲速，所以我們說話是一定聽得到的。

 

　　但僅僅只是這樣么？

 

　　140/340≈40%，這是一個(gè)很大的比例了，可是坐過飛機(jī)的同學(xué)應(yīng)該都有感受，在飛機(jī)上說話和在地面上交談似乎并沒有太大的影響。

 

　　所以，飛機(jī)的速度對(duì)機(jī)艙內(nèi)聲音的傳播似乎并沒有影響。

 

　　其實(shí)，這就涉及到相對(duì)速度（relative velocity）和絕對(duì)速度（absolute velocity）之間的概念了。

 

　　Relative velocity is the velocity of one object measured relative to another.

 

　　相對(duì)速度是一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的速度。

 

　　物理里面的速度定義需要一個(gè)參照系，假如我們把G物體假定為不動(dòng)，A物體離G位移的變化率，就是A相對(duì)于G的速度，即相對(duì)速度。

 

　　Absolute velocity can be defined as the common uniform linear velocity of the various components of a physical system，relative to absolute space.

 

　　絕對(duì)速度可以定義為一個(gè)物理系統(tǒng)中相對(duì)于絕對(duì)空間的各組成部分的共同均勻線性速度。

 

　　聽起來有點(diǎn)復(fù)雜，其實(shí)就是當(dāng)研究物理運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，會(huì)把一個(gè)比較大的參考系當(dāng)成是靜止不動(dòng)的，相對(duì)于這個(gè)大的參考系的速度就是絕對(duì)速度。

 

　　我們?cè)俅位氐絼偛诺墓适轮?，在飛機(jī)上，兩位老太太，還有機(jī)艙內(nèi)的空氣，都隨著飛機(jī)以飛機(jī)的速度在運(yùn)行，他們之間的相對(duì)速度幾乎是零。加之聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生、由媒介（通常是空氣）傳播的。所以，即使飛機(jī)速度很大，對(duì)于兩個(gè)同在機(jī)艙內(nèi)的人來說，發(fā)出聲音的人的聲帶和傳播聲音的空氣還有接收聲音的另一個(gè)人的耳朵，這三者相對(duì)靜止，對(duì)聲音的傳播完全沒有影響。也就是說，即使飛機(jī)的速度再大，兩個(gè)在機(jī)艙內(nèi)的人也在是可以正常交談的。

 

　　那么，如果兩個(gè)人站在超音速飛機(jī)（飛行速度大于聲速）的外部，這種情況下，站在前面的人說話后面的人能聽到，后面的人說話前面的人聽不到，你知道這是為什么嗎？

 

　　當(dāng)兩個(gè)人站在超音速飛機(jī)艙外時(shí)，相對(duì)于地球表面，兩人的速度是飛機(jī)的速度（大于聲速）而媒介（兩人之間的空氣）是近乎靜止的，所以聲源（說話者）接收器（聽者）和媒介（空氣）之間的相對(duì)速度是大于聲速的。

 

　　在這種情況下，當(dāng)后面的人說話時(shí)，聲波通過空氣以340m/s的速度向前傳播，而空氣本身以更大的速度向后傳播，所以振動(dòng)效果無法傳向前方，前方的人無法聽到。反之，前一個(gè)人說話時(shí)，振動(dòng)效果可以沿著空氣向后傳播，所以后面的人可以聽到前面的人講話。

 

　　這里需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，正常情況下，人們是無法站在高速飛行的飛機(jī)外部的，這里只是為了方便同學(xué)們更好的理解。

 

A加未來國際教育作為國際課程輔導(dǎo)中心（A-level、IGCSE、IB、AP等國際課程），是中國專業(yè)、值得信賴的國際課程學(xué)習(xí)中心，是中國學(xué)生通往海外頂尖名校的橋梁。詳詢：010-53666608（海淀校區(qū)），010-53608896（國貿(mào)校區(qū)）