声音跑多快?
马德堡市市长盖利克曾做这样一个实验:把钟放在一个玻璃罩里,在玻璃罩上钻一个小孔,接上抽气机,然后把罩里的空气慢慢抽出来,这时, 钟摆的滴管声逐渐减弱,最后终于听不见了。这一实验证明声音必须在一定的媒质中传播,真空是不能传播声音的。
第一个测定空气中声音传播的速度的人是法国的默森。他使用的方法是:一个火枪手站在甲山头放枪,站在乙山头的另一个人记录下从看见火光到听到枪声时的时间间隔,再测出两山头之间的直线距离。他测得空气中的声速为 1380 英尺/秒。1677 年 6 月 23 日,巴黎科学院用同样的方法
测得的声速为 356 米/秒。
1738 年,法国有几位科学家做了声音在空气中传播速度的实验。他们
测的声速为 337 米/秒。后来,人们又做了许多次实验,发现温度不同、声音传播的速度也不相同。在零下 30C 时,声音每秒跑 313 米,在 100C 时, 声音每秒跑 340 米,在常温下,声音的速度为 340 米/秒。
1816 年法国人拉普拉斯第一个从理论上导出较为准确的声速公式:
γRT
V = μ ,
式中μ为空气的摩尔质量,R 是普适常数,T 为绝对温度,? 为绝热指数。
1827 年,柯莱顿和斯特姆在瑞士的日内瓦湖,第一次测得声音在水中传播的速度,他们分别乘坐两只船,相距十四公里。在甲船上,他们先向水里放下一口钟。在放炮的同时,敲响大钟。在乙船上的人,看到甲船上的火光的同时开始计时,用一个特殊的听音器鉴听钟声,测出火光和声音到达乙船的时间差。他们的实验结果是:声音在水中的传播速度为 1435
米/秒。后来测定的值为 1500 米/秒。
实验表明,不同材料中声音的传播速度不同,声音的速度与声音本身的性质无关,只与温度和材料的性质有关。利用声音的这种特性,可用它来测距。例如,测量海洋深度的声纳系统就是利用声波来进行工作的。现代的声纳系统用的是超声波,又叫“超声雷达”。
■