BlogGang.com : : scimovie : อัตราเร็วของเสียง

อัตราเร็วของเสียง

แสดงช่วงอัดและช่วงขยายของคลื่นเสียง

เสียง เป็นคลื่นกลที่ใช้อากาศเป็นพาหะ เกิดจากการสั่นสะเทือนของวัตถุ เมื่อวัตถุสั่นสะเทือน ก็จะทำให้เกิดการอัดตัวและขยายตัวของคลื่นเสียง และถูกส่งผ่านตัวกลาง เช่น อากาศ ไปยังหู แต่เสียงสามารถเดินทางผ่านก๊าซ ของเหลว และของแข็งก็ได้ แต่ไม่สามารถเดินทางผ่าน สุญญากาศ เช่น ในอวกาศ ได้

เมื่อการสั่นสะเทือนนั้นมาถึงหูของเรา มันจะถูกแปลงเป็นพัลส์ประสาท ซึ่งจะถูกส่งไปยังสมอง ทำให้เรารับรู้และจำแนกเสียงต่างๆ ได้

กลไกการได้ยินสียง
ช่องหูจะทำให้คลื่นเสียงที่มีความถี่ระหว่าง 2,000 – 5,000 Hz มีพลังงานสูงขึ้นเนื่องจากเกิด resonance ในช่องหู ถ้าความถี่ ต่ำกว่า 400 Hz การรับคลื่นเสียงไม่ค่อยดี ทั้งใบรูและช่องหูทำให้เกิดการขยายเสียง เมื่อคลื่นเสียงไปกระทบแก้วหู ซึ่งต่ออยู่กับกระดูก 3 ชิ้น ซึ่งประกอบกันแบบคานดีดคานงัดจึงมีการได้เปรียบเชิงกลเกิดขึ้นทำให้มีแรงเพิ่มขึ้น กระดูกโกลนซึ่งอยู่ที่ตำแหน่งสุดท้ายมี ความแตกต่างระหว่างพื้นที่กับหน้าต่างรูปไข่มาก เมื่อมีแรงมากระทำจะทำให้ความดันเพิ่มขึ้น จึงเกิดการขยายเสียงขึ้นประมาณ 30 เท่า จากนั้นเสียงก็จะเดินทางเข้าสู่หูส่วนใน สัญญาณเสียงก็จะเกิดการขยายอีก เมื่อคลื่นเสียงผ่านหูส่วนในก็จะทำให้เยื่อบาซิลาร์สั่น ปลายประสาทที่เยื่อบาซิลาร์ก็ส่งสัญญาณต่อไปยังสมอง ทำให้เกิดความรู้สึกในการได้ยินเสียง

คุณลักษณะของเสียง
คุณลักษณะเฉพาะของเสียง ได้แก่ ความถี่ ความยาวช่วงคลื่น แอมปลิจูด และความเร็ว

เสียงแต่ละเสียงมีความแตกต่างกัน เสียงสูง-เสียงต่ำ, เสียงดัง-เสียงเบา, หรือคุณภาพของเสียงลักษณะต่างๆ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิดเสียง และจำนวนรอบต่อวินาทีของการสั่นสะเทือน

ความถี่
ระดับเสียง (pitch) หมายถึง เสียงสูงเสียงต่ำ สิ่งที่ทำให้เสียงแต่ละเสียงสูงต่ำแตกต่างกันนั้น ขึ้นอยู่กับความเร็วในการสั่นสะเทือนของวัตถุ วัตถุที่สั่นเร็วเสียงจะสูงกว่าวัตถุที่สั่นช้า โดยจะมีหน่วยวัดความถี่ของการสั่นสะเทือนต่อวินาที เช่น 60 รอบต่อวินาที, 2,000 รอบต่อวินาที เป็นต้น และนอกจาก วัตถุที่มีความถี่ในการสั่นสะเทือนมากกว่า จะมีเสียงที่สูงกว่าแล้ว หากความถี่มากขึ้นเท่าตัว ก็จะมีระดับเสียงสูงขึ้นเท่ากับ 1 ออกเตฟ (octave) ภาษาไทยเรียกว่า 1 ช่วงคู่แปด

ความยาวช่วงคลื่น
ความยาวช่วงคลื่น (wavelength) หมายถึง ระยะทางระหว่างยอดคลื่นสองยอดที่ติดกันซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการอัดตัวของคลื่นเสียง (คล้ายคลึงกับยอดคลื่นในทะเล) ยิ่งความยาวช่วงคลื่นมีมาก ความถึ่ของเสียง (ระดับเสียง) ยิ่งต่ำลง

แอมปลิจูด
แอมปลิจูด (amplitude) หมายถึง ความสูงระหว่างยอดคลื่นและท้องคลื่นของคลื่นเสียง ที่แสดงถึงความเข้มของเสียง (Intensity) หรือความดังของเสียง (Loudness) ยิ่งแอมปลิจูดมีค่ามาก ความเข้มหรือความดังของเสียงก็ยิ่งเพิ่มขึ้น

อัตราเร็วของเสียง
เสียงเป็นคลื่นที่ต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ ดังนั้นอัตราเร็วของเสียงในตัวกลางตัวกลางแต่ละชนิดจะไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของตัวกลาง ดังนี้

อัตราเร็วของเสียงในตัวกลางต่างๆ ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส
(ยกเว้นตัวกลางที่มีอุณหภูมิกำกับ)

ตัวกลาง อัตราเร็ว (เมตร/วินาที)
- แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ( 0 ํC) อัตราเร็ว 258 เมตร/วินาที
- อากาศ (0 ํC) อัตราเร็ว 331 เมตร/วินาที
- อากาศ ( 15 ํC) อัตราเร็ว 346 เมตร/วินาที
- อากาศ (100 ํC) อัตราเร็ว 336 เมตร/วินาที
- ไฮโดรเจน (0 ํC) อัตราเร็ว 1,290 เมตร/วินาที
- ออกซิเจน (0 ํC) อัตราเร็ว 317 เมตร/วินาที
- ฮีเลียม (0 ํC) อัตราเร็ว 972 เมตร/วินาที
- ไฮโดรเจน อัตราเร็ว 1,339 เมตร/วินาที
- น้ำ อัตราเร็ว 1,498 เมตร/วินาที
- น้ำทะเล อัตราเร็ว 1,531 เมตร/วินาที
- เมทิลแอลกอฮอล์ อัตราเร็ว 1,140 เมตร/วินาที
- แก้ว อัตราเร็ว 4,540 เมตร/วินาที
- อะลูมิเนียม อัตราเร็ว 5,000 เมตร/วินาที
- เหล็ก อัตราเร็ว 5,200 เมตร/วินาที
- ทองแดง อัตราเร็ว 3,560 เมตร/วินาที
- ตะกั่ว อัตราเร็ว 1,320 เมตร/วินาที
- ยาง อัตราเร็ว 54 เมตร/วินาที

ในตัวกลางชนิดหนึ่งๆ อัตราเร็วของเสียงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิด้วย

การใช้อัตราเร็วของเสียงวัดระยะทาง

ในการใช้คลื่นเสียงวัดระยะทาง ส่วนมากจะใช้ในน้ำ เนื่องจากอัตราเร็วของเสียงในน้ำมีค่าสูงกว่ายานพาหนะหรือวัตถุอื่นที่เคลื่อนที่ในน้ำมาก เช่นการวัดความลึกของทะเล หรือการใช้คลื่นโซนาร์เป็นเรดาร์ของชาวประมงในการสำรวจหาฝูงปลาเป็นต้น

รูป แสดงการวัดความลึกของทะเล

อ้างอิง
- //www.sa.ac.th/winyoo/Sound/sound_speed.htm
- //www.kw.ac.th/kw_e-learning/sound%20online/sound/sound1.htm
- //th.wikipedia.org/wiki/%E0%B9%80%E0%B8%AA%E0%B8%B5%E0%B8%A2%E0%B8%87
- //www.rsu.ac.th/science/physics/pom/physics_2/sound/sound_1.htm
- //www.rsu.ac.th/science/physics/pom/physics_2/sound/sound_6.htm

Create Date : 05 พฤศจิกายน 2552

Last Update : 5 พฤศจิกายน 2552 11:29:53 น.

0 comments

Counter : 3580 Pageviews.