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第1章声音7
质量就与空气不同。因此,当空气中有水蒸气存在时,摩尔质量会发生变化,因为水分子取代了部分空气分子。由于水分子较轻,因此导致声速比在干燥环境下的声速略有提高。
虽然空气中的声速与绝对温度的平方根成正比,我们可以导出声速与摄氏温度之间大致的线性关系为:
其中,t为空气的摄氏温度(C)。
由此可以看出,温度每升高1℃,声速会增加0.6m/s。因此温度对声波的传播方式有较大影响。
表1.1给出了不同材料的密度、杨氏模量和纵波的传播速度。
表1.1常用材料的杨氏模量、密度和声速
材料杨氏模量(N/m2)密度(kg/m2)声速(m/s)
7800
2.10×10
5189
5037
6.90×1010
2720
1.70×1010
11400
1221
6.00×1010
2400
5000
3.00×1010
混凝土
3536
2.30×10°
1000
1517
空气(20℃)1.43×105
桦木(沿纹理)1.40×1010
4537
桦木(横穿纹理)8.80×10°6801138
【注1】压强表示气体施加于某个单位面积表面的作用力,力的单位是牛顿(N)。作用力产生于气体分子对表面的撞击。压强单位是牛顿每平方米(N/m2)。
【注2】气体分子的质量约等于分子中包含的所有质子和中子质量的总和,单位是克(g)。一个摩尔(mol)相当于包含6.022×103个分子。
1.1.4横波传播速度
横波的传播速度受其他因素影响。例如,弹簧的静态弹性力对高尔夫球弹簧模型中高尔夫球的加速度有很大影响。当弹性力较小时,高尔夫球回到平衡位置的恢复力也较小,则波动传播的速度比弹性力较大时慢。同时,对于三维物体,可能存在不同形式的横波。例如,振动方向