Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Reinoutgoossens

Stel ik leg mijn boek neer op tafel. Ik doe dit nogal vrij hard en ik hoord een klop. Nu vroeg ik me af hoe dit geluid juist ontstaan en of dit geluid zich verplaatst met de snelheid van het geluid, want as dat zo is moet de lucht toch een enorme versnelling ondergaan?!

Dank u

klazon

Geluid verplaatst zich altijd met de geluissnelheid, dat lijkt mij logisch. Alleen is die snelheid niet constant. O.a. afhankelijk van luchtdruk, temperatuur en vochtigheid.

Maar de geluidssnelheid is wat anders dan de luchtsnelheid. De geluidssnelheid is de snelheid waarmee de drukverandering zich voortplant, de snelheid van de afzonderlijke luchtdeeltjes is veel lager.

Vergelijk het met een rij ballen die tegen elkaar liggen. Geef een stoot tegen de eerste bal, en de laatste bal zal bijna direct gaan meebewegen. Maar de afzonderlijke ballen komen nauwelijks van hun plaats.

Sybke

De geluidssnelheid is de snelheid waarmee de drukverandering zich voortplant, de snelheid van de afzonderlijke luchtdeeltjes is veel lager.

Als de deeltjes zich trager dan de geluidssnelheid voortbewegen, hoe kunnen ze dan de druk sneller dan hun eigen snelheid doorgeven aan omringende deeltjes?

De vergelijking met ballen gaat niet op want de ballen hangen tegen elkaar terwijl er tussen de gemiddelde luchtmolucuul 500 moluculen lege ruimte zit.

Jan van de Velde

Als de deeltjes zich trager dan de geluidssnelheid voortbewegen, hoe kunnen ze dan de druk sneller dan hun eigen snelheid doorgeven aan omringende deeltjes?

doen ze ook niet, de gemiddelde snelheid van luchtmoleculen in lucht bij kamertemperatuur is iets van 500 m/s als ik het wel heb.

De vergelijking met ballen gaat niet op want de ballen hangen tegen elkaar terwijl er tussen de gemiddelde luchtmolucuul 500 moluculen lege ruimte zit.

Die gaat prima op, want als die ruimte kleiner is (veel hogere druk, of in vloeistoffen of vaste stoffen) plant de geluidsgolf zich ook sneller voort (en wordt hij bovendien minder gedempt).

Jan van de Velde

Ik moet hier iets rechtzetten: de geluidssnelheid in een gas is NIET (mede) afhankelijk van de druk in een gas. Ik moet nog wel eens eventjes bedenken waarom ook al weer niet.....

Klintersaas

Misschien omdat in een (ideaal) gas de druk en de dichtheid een gelijke bijdrage leveren aan de geluidssnelheid en elkaar dus opheffen.

Dirk B

In elk geval is de geluidsnelheid afhankelijk van de temperatuur van een gas, en dus volgens de kinetische gastheorie afhankelijk van de gemiddelde kinetische energie van de gasmoleculen.

Wanneer de temperatuur toeneemt, neemt ook de gemiddelde impuls toe, en daarmee de druk.

Dus lijkt het er naar mijn mening op dat de geluidsnelheid ook toe zal nemen met de druk.

Jan van de Velde

http://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_sound

Air pressure has almost no effect on sound speed. It has no effect at all in an ideal gas approximation, because pressure and density both contribute to sound velocity equally, and in an ideal gas the two effects cancel out, leaving only the effect of temperature.

..//..

Speed in ideal gases and in air

For a gas, K (the bulk modulus in equations above, equivalent to C, the coefficient of stiffness in solids) is approximately given by

$Afbeelding$ thus $Afbeelding$

Where:

γ is the adiabatic index also known as the isentropic expansion factor. It is the ratio of specific heats of a gas at a constant-pressure to a gas at a constant-volume(Cp / Cv), and arises because a classical sound wave induces an adiabatic compression, in which the heat of the compression does not have enough time to escape the pressure pulse, and thus contributes to the pressure induced by the compression.

p is the pressure.

ρ is the density

Using the ideal gas law to replace p with nRT/V, and replacing ρ with nM/V, the equation for an ideal gas becomes:

$Afbeelding$

where

c_ideal is the speed of sound in an ideal gas.

R (approximately 8.3145 J·mol-1·K-1) is the molar gas constant.[1]

k is the Boltzmann constant

γ (gamma) is the adiabatic index (sometimes assumed 7/5 = 1.400 for diatomic molecules from kinetic theory, assuming from quantum theory a temperature range at which thermal energy is fully partitioned into rotation (rotations are fully excited), but none into vibrational modes. Gamma is actually experimentally measured over a range from 1.3991 to 1.403 at 0 degrees Celsius, for air. Gamma is assumed from kinetic theory to be exactly 5/3 = 1.6667 for monoatomic molecules such as noble gases).

T is the absolute temperature in kelvins.

M is the molar mass in kilograms per mole. The mean molar mass for dry air is about .0289645 kg/mol.

m is the mass of a single molecule in kilograms.

This equation applies only when the sound wave is a small perturbation on the ambient condition, and the certain other noted conditions are fulfilled, as noted below.

dichtheid heeft dus een negatief effect op geluidssnelheid. Logisch, meer massa moet op gang worden gebracht om een signaal een meter te laten overbruggen.

Druk in een gas heeft dan weer een positief effect, omdat de moleculen dichter op elkaar zullen zitten, en het signaal dus eerder een volgend molecuul bereikt.

Omdat dichtheid en druk in een gas rechtevenredig zijn helpt een drukverhoging in dat gas dus niet om geluid sneller door te geven.

"they cancel each other out".

En waar ze mij ook mee gefopt hebben staat in datzelfde wiki-lemma:

Some textbooks mistakenly state that the speed of sound increases with increasing density. This is usually illustrated by presenting data for three materials, such as air, water and steel. With only these three examples it indeed appears that speed is correlated to density, yet including only a few more examples would show this assumption to be incorrect.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?

Re: Geluid altijd aan geluidssnelheid?