Kysymys:
Miltä kuulostaisi äänen nopeudella?
Andrew Spitz
2010-06-01 02:00:22 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Hullu otsikko. Tämä ei ole kiinnostuksen vuoksi, ja ehkä tyhmä kysymys:

Teoreettisesti, mitä jos matkustaa äänen nopeudella ilman ilmaa / tuulta (ei tyhjiötä, koska ei olisi ääntä), mitä kuulostaa siltä? Äänen kuvitteleminen etenee suorassa linjassa eikä heijastuksia ole. Ilmeisesti se riippuu äänestä, mutta kuulisiko jonkinlainen ajanjakso juuttuneena (kuten rakeinen syntetisaattori) vai kenties jotkut hyvin hitaasti värähtelevät ja moduloivat taajuuksien mesh-sekoitukset?

Ajatteluhatut ...

Kuusi vastused:
#1
+14
Colin Hart
2010-06-01 11:05:32 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Okei, sanotaan selitykseni vuoksi, että ääni voi kulkea vain yhtä tasoa pitkin (kuten ehdotit kysymyksessäsi). Joten vain itseäsi kohti tai poispäin sinusta. Oletetaan myös, että tämä tapahtuu "huoneen" lämpötilassa (68 F) kuivassa ilmassa. Siksi oletetaan, että äänen nopeus on 767 mph (tai 1125 ft / s tai 343 m / s).

Sano, että ääni tulee suoraan sinua kohti. Se vie sinut nopeudella 767 mph. Jos menet suoraan kohti ääntä äänen nopeudella, se pääsee sinuun kaksi kertaa nopeammin (343m / s + 343m / s = 686m / s), ja saat vahvistetun doppler-vaikutuksen.

Katso tämä yhtälö selvittääksesi, kuinka paljon doppleri vaikuttaa äänesi:

alt text

Missä: (f) on havaittu taajuus (mitä kuulet) , (f0) on lähetetty taajuus (mikä alkuperäinen ääni on), (V) on aaltojen nopeus väliaineessa (343 tässä tapauksessa) ja (Vr) on vastaanottimen nopeus suhteessa väliaineeseen; positiivinen, jos vastaanotin (sinä) liikkuu lähdettä kohti.

Joten 1k-äänelle: f = ((343 + 343) / 343) 1000

Joten f = 2000hz (tai 2 kHz). Joten periaatteessa, jos matkustat äänen nopeudella suoraan äänellä, kaikki on täsmälleen yksi oktaavi korkeampi.

Jos kuitenkin matkustat äänen nopeudella itseesi tulevan äänen vastakkaiseen suuntaan, ääni ei koskaan pääse sinuun, joten et koskaan kuule sitä, mikä on hyvä, koska minä eivät halua taistella enää yhtälöiden kanssa ...

Mutta ...... Jos menisit JUST SHY (sano 3m / s tässä esimerkissä) äänen nopeudesta äänen vastakkainen suunta, se näyttäisi tältä: (sama yhtälö)

Jälleen 1k-äänelle: f = ((343 + (-340)) / 343) 1000

Joten f = 8,746 Hz. Pohjimmiltaan 1k-äänesi lakkaa olemasta kuuloalueellasi. Ääni kuulostaa hidastuvalta, kunnes se pysähtyy lähestyttäessäsi 343 m / s äänen vastakkaiseen suuntaan.

Joten kyllä, vastauksena kysymykseesi - se kuulostaisi oudolta ja hitaalta ja kaikki, koska ääni saapuisi sinulle hyvin hitaasti ...

NYT, jos olet menossa äänen nopeudella, ja sinä annat äänen, se ääni on nyt 686 m / s suhteessa maahan. Joten kuka tahansa, joka kuulee sinun puhuvan, kun olet tällä nopeudella, kuulee sinut tarkalleen 1 oktaavilla korkeammalla (elleivät he itse liiku).

Vaikka heijastukset ja kaikki, tämä pysyy melkein samana. Lämpötila ja väliaine (ilma, kosteus, vesi, teräs jne.) Kuitenkin muuttavat ääntä voimakkaammin äänen nopeuden muuttuessa.

Hieno kysymys! Kerro minulle, jos tarvitset minua selventämään jotain!

Kiitos! Se oli hauskaa! En saa käyttää sitä aivojeni osaa niin paljon kuin haluaisin ... Meidän pitäisi saada lisää tällaisia ​​kysymyksiä!
Katso @Colin: n isot aivot. Hieno selitys!
#2
+7
kibibu
2010-06-01 04:53:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tämä on doppler-vaikutuksen ääriraja. Kuulet "äänen" ääniaallon paineen muutoksina. Jos matkustat ääniaallon mukana, et saa mitään muutoksia paineessa, joten et kuule sitä.

Yksi tapa käsittää se on, että ääniaallot ovat kuin urat ennätys. Normaalitilanne on, että sinä (neula) seisot paikallasi ja ääniaalto (levy) kulkee ohi kiinteän nopeuden (äänen nopeus yhdessä, levyn nopeus toisessa tapauksessa).

Kuvittele toista tapaa - siirrä neulaa pyörivään levyyn nähden vastakkaiseen suuntaan ja samalla nopeudella. Tässä tapauksessa levyn tehokas nopeus on kaksi kertaa nopeampi ja kuulostaa oktaavilla korkeampi.

todella mukava tapa selittää.
#3
+4
user49
2010-06-01 02:45:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ihmiset matkustavat äänen nopeudella (esim. Chuck Yeager), joten tämä ei todellakaan ole abstrakti kysymys ... Tässä artikkelissa Mano Ziegler kuvaa "transonic buffeting" -ohjelmaa, joka liittyy koneen äärimmäisiin voimiin:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Sound_barrier

Mutta se, että määrität "ei ilmaa / tuulta", tarkoittaa, että se ei ole mielestäni ääni, jonka kuulisit, jos olisit todella valmis kuulemaan, se olisi "aum"

"ääni, jota ei tuota kaksi asiaa, jotka törmäävät yhteen."

http://www.spiritsound.com/aum.html http://www.messagefrommasters.com/Stories/Zen/Sound_of_one_Hand_Clapping.htm

#4
+4
endolith
2010-06-01 05:22:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jos ei ole tuulta, ilman on liikkuttava äänen nopeudella vieressäsi, mikä tarkoittaisi, että kuulisit siitä normaalisti, kuten yliäänikoneen ohjaamossa kuljetettava ilma.

#5
+4
Guney Ozsan
2015-01-01 18:35:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Erityistapauksessa, jossa matkustamme äänilähteen kanssa (esim. tasossa), saavuttaessamme äänen nopeuden äänen aallot samaan suuntaan eivät voi siirtyä lähteestä. Tässä vaiheessa ääniaallot menevät päällekkäin, mikä aiheuttaa paljon kineettistä energiaa ja resonanssia kullakin äänen taajuudella. Se kuulostaa meluisalta melulta ja kertyneen kineettisen energian ja resonanssien tulisi ravistaa sinua kuin turbulenssi.

Todellisuudessa ei ole mahdollista mennä tarkalleen äänen nopeudella hetkeä pidempään, joten joka kerta ylität rajan ylös- tai alaspäin, sinun tulisi kokea tämä jylinä. Jos voisit mennä jatkuvasti äänen nopeudella, sinun tulisi kokea jatkuva jyrinä ja kaikuva tärinä.

Tämä on erityistapaus ja lisäys muihin vastauksiin.

#6
+3
Zeppelin Design Labs
2015-12-14 20:49:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mielestäni Colin Hartin erinomainen selitys on väärä toiseksi viimeisessä kappaleessa, joka alkaa "NYT". Jos liikkun äänen nopeudella ja teen ääntä, ääni EI liiku nopeudella 686 mph mihinkään. Äänen nopeus on väliaineen ominaisuus, jonka kautta se etenee. Se etenee aina 343: ssa (tässä esimerkissä). Jos äänilähde liikkuu väliaineen läpi kohdassa 343, äänienergia vain kasaantuu ajosuuntaan, mikä johtaa Guney Ozsanin hyvin tarkasti kuvaamaan äänipuomin ilmiöön.

Kokeile tätä ajatuskoketta:

Seison Kuolleenmeren länsirannalla liikkumatta ääntä kantavaan väliaineeseen eli ilmakehään nähden. Rajalla partioiva hävittäjä (äänilähde) lähestyy minua nopeudella 1,5 Mach, toisin sanoen 1,5-kertaisella äänenopeudella tässä väliaineessa. Lähde lähestyy nopeammin kuin tuottama ääni, ja siksi se on hiljainen: näen sen tulevan (totta esimerkki). Kuten edellä on kuvattu, äänienergia "kasaantuu" lähteen läheisyyteen ja sen ulkopuolelle ja taakse etenevään kartionmuotoiseen aaltorintamaan. Kun lentokone ohittaa suoraan yläpuolella, en silti kuule mitään, ennen kuin se aaltorintama osuu minuun. Sitten - BOOM! Ilmiö on nimetty osuvasti; se todella kuulostaa sanalta BOOM! Kun BOOM-aaltorintama on ohitettu, olen nyt "kartion sisällä". Katson lentokoneita, jotka taantuvat kohti horisonttia. Se tuottaa ääntä, joka kulkee minua kohti kohdalla 343, vaikka lähde vetäytyisi 343 x 1,5 = 514. Mutta ääni lähestyy silti minua kohdalla 343. Kaikki mitä tapahtuu, on dramaattinen esimerkki Doppler-efektistä. Kaikki lentokoneesta lähtevät äänen taajuudet pienenevät kertoimella 1,5 verrattuna siihen, mitä ne olisivat, jos äänilähde pysyisi paikallaan. Jos siis suihkumoottori tuottaa vinkumista 12 kHz: n taajuudella, kuulen pauhun taajuudella 12 / 1,5 = 8 kHz.

Ohjaaja on sinetöity ohjaamoon pienellä osalla paikallista ilmapiiriä. Hän ja hänen MP3-soittimensa ovat liikkumattomia mediaan nähden, joten hänen kuulemansa musiikki kuulostaa "normaalilta". Muutaman metrin takana hänen takana olevat suihkumoottorit eivät ole kuitenkaan kuultavissa. Heidän tuottamansa ääni ei saa häntä kiinni ulkopuolisen ilmakehän kautta; hän ylittää aaltorintaman.

Luulen, että myös sinun oikeutesi, mutta mitä tapahtuu lähteen ohittamisen jälkeen, puomin jälkeen? onko mitään kuultu?


Tämä Q & A käännettiin automaattisesti englanniksi.Alkuperäinen sisältö on saatavilla stackexchange-palvelussa, jota kiitämme cc by-sa 2.0-lisenssistä, jolla sitä jaetaan.
Loading...