Меню

Звук быстрота бег свет что это



Что быстрее всего на свете — звук или свет?

Человек за час неспешной ходьбы преодолевает 4 км. Скорость ветра — 35-70 км/ч, космической ракеты — 8 км/с. Земля, вращаясь вокруг Солнца, только за одну секунду проходит 30 км. Быстрым движением считается то, которое мы перестаем улавливать на близком расстоянии. Пример: летящие пули, снаряды. Но что быстрее всего на свете? Статья будет ответом на этот вопрос.

Как измеряли скорость света

Людей всегда интересовало, что быстрее всего на свете. Многие ученые пытались выяснить, распространяется ли свет мгновенно или с задержкой, но сделать это впервые удалось датчанину О. Ремеру. В 1676 г астроном наблюдал за движением спутника Юпитера и заметил, что он периодически опаздывает. То, что расстояние между Землей и и этим газовым гигантом меняется, было закономерно: в момент каждого нового наблюдения наша планета смещалась по орбите.

Любопытно было другое — это расстояние увеличивалось на величину, равную диаметру земной орбиты. Именно в момент наибольшей дистанции между двумя планетами спутник выходил из тени с максимальным опозданием. Сопоставив факты, Ремер понял, что световая волна не распространяется мгновенно. Он разделил диаметр Земли на время задержки спутника и вычислил скорость света.

Как измеряли скорость звука

В начале XVII века наука еще не знала, что быстрее всего на свете. Получить ответ на этот вопрос попытался француз Мерсенн. В 1630 г ученый, чтобы узнать скорость звука, провел эксперимент с выстрелом. Он измерил расстояние от наблюдателя до оружия и разделил его на время, которое прошло между вспышкой и звуком выстрела.

Через 50 лет Исаак Ньютон рассчитал скорость звуковой волны. Оказалось, что его теоретический результат и результат эксперимента Мерсенна очень сильно отличаются. Лишь в 1808 г француз Пуассон пришел к выводу, что величина, полученная Ньютоном, верна только для постоянной температуры воздуха, чего в обычных условиях добиться невозможно.

В 1822 г опыты группы французских ученых подтвердили догадки. Вывод был таков: скорость звука зависит от температуры, чем она выше, тем быстрее распространяется звуковая волна.

Звук или свет — что быстрее?

При нулевой температуре воздуха скорость звука составляет 331 м/с. При 20° С — 344 м/с. Звуковая волна распространяется не только в воздухе, но и в жидкостях, твердых телах. Известно, что чем больше вещество сопротивляется сжатию, тем лучше проводит звук. Так, скорость звука в воде — 1484 м/с. Металлы, например, алюминий, сталь, железо, проводят звук со скоростью 5000-6000 м/с, а сапфир — со скоростью 11400 м/с.

Полученная Ремером величина скорости света слегка корректировалась, и не раз, потому что со временем менялись методы измерений, расчетов. Свет проходит расстояние в 150 млн км за 8 минут. Его скорость немного меньше 300 тыс. км/с, но для удобства вычислений величину принято округлять.

Сегодня науке доподлинно известно: свет — это то, что быстрее всего на свете. Иными словами, эти частицы двигаются быстрее всех.

Источник

Для скорости звука нашли фундаментальный предел

ТАСС, 9 октября. Физики выяснили, что у скорости звука есть фундаментальный предел – около 36 км/с. Его нельзя превзойти ни в одном существующем или даже гипотетическом материале. Результаты их исследования опубликовал научный журнал Science Advances.

«Подобного рода открытия помогут нам узнать многие другие научные загадки, в том числе вычислить пределы максимальной вязкости и теплопроводности. Подобные исследования, в свою очередь, важны для создания высокотемпературных сверхпроводников и изучения того, как ведут себя кварково-глюонная плазма и даже черные дыры», – рассказал один из авторов исследования, профессор Лондонского университета королевы Марии Константин Траченко.

Читайте также:  Почему египетские пирамиды называют чудом света

Звуковые волны, как и электромагнитное излучение, – это колебания, которые могут распространяться по различным средам с определенной скоростью. Ее задают свойства материи этих сред и характер взаимодействий между их атомами.

К примеру, в воздухе звук распространяется со скоростью в 0,33 км/с, а в воде или в металлах – от 1,5 до 6 км/с. Измерение скорости распространения звука по различным средам имеет огромное значение для сейсмологии, гидрологии, астрофизике и многих других науках.

Пределы скорости​

Траченко и его коллеги, среди которых директор Института физики высоких давлений РАН Вадим Бражкин, уже несколько лет изучают, какие максимальные и минимальные значения могут принимать подобные физические величины. К примеру, в апреле этого года они выяснили, что у вязкости для всех неэкзотических жидкостей есть четкий минимум, который налагают законы квантовой механики.

Столкнувшись с этим явлением, ученые задумались над тем, существуют ли другие примеры подобных фундаментальных пределов. Руководствуясь этими соображениями, Бражкин, Траченко и их коллеги просчитали, насколько быстро могут двигаться звуковые колебания.

Их расчеты показали, что такой предел существует. Оказалось, что он связан с двумя фундаментальными константами – соотношением масс протона и электрона и так называемой постоянной тонкой структуры. Так физики называют безразмерную величину, которая показывает характер взаимодействий между электромагнитным излучением и материей.

Ученые обнаружили, что эти константы жестко ограничивают максимальную скорость звука на отметке в 36,1 км/с. Это открытие стало неожиданностью для физиков, так как это значение всего в два раза выше, чем скорость движения акустических колебаний в алмазах.

Расчеты физиков показывают, что еще быстрее звук будет распространяться и почти достигнет этого предела в металлическом водороде. Ученые предполагают, что его залежи есть в ядре Юпитера и других планет-гигантов. Дальнейшие наблюдения за сейсмическими колебаниями в недрах этих миров в теории могут помочь ученым проверить, так ли это на самом деле.

Источник

Ученые определили верхний предел скорости звука во Вселенной

Специальная теория относительности Эйнштейна (СТО) устанавливает абсолютный предел скорости, с которой может двигаться волна – скорость света в вакууме составляет примерно 300 000 км в секунду. Однако до сих пор не было известно, имеют ли звуковые волны верхний предел скорости при прохождении через твердые тела или жидкости. Недавно британским и российским ученым удалось выяснить, как определить верхний предел скорости звуковых волн, зависящих от центральных констант – общих параметров, с помощью которых мы постигаем таинственную физику нашей Вселенной. Это ограничение скорости, как показали результаты исследования, опубликованного в журнале Science Improvements, составляет 36 километров в секунду, что примерно вдвое больше скорости звука, проходящего через самый твердый драгоценный материал на Земле – алмаз.

Скорость звука – скорость распространения в среде упругих волн.

Как распространяются световые и звуковые волны?

Итак, верхний предел скорости звука, согласно новым расчетам, составляет 36 километров в секунду, что примерно в два раза превышает скорость передачи звука через алмаз. Звук и свет путешествуют как волны, но ведут себя немного по-разному. Так, скорость звука определяется упругостью и плотностью среды, в газах и жидкостях она меньше, в твердых телах — больше. А вот в вакууме звуковые волны распространяться не могут, так как там нечему колебаться.

Читайте также:  Кто разбивал лампу дневного света

Видимый свет – это разновидность электромагнитного излучения, названного так главным образом потому, что световые волны состоят из колеблющихся электрических и магнитных полей. Эти поля генерируют самоподдерживающуюся электромагнитную волну, которая может перемещаться в вакууме – и ее основная скорость составляет около трехсот тысяч километров в секунду. А вот путешествие через среду, такую как вода или атмосфера, замедляет ее.

Представьте себе механическую волну, которая вызвана вибрацией в среде. Когда волна проходит через среду, молекулы этой среды сталкиваются друг с другом, передавая энергию по ходу движения. Следовательно, чем жестче среда и чем сложнее ее сжать – тем быстрее распространяется звук. В жестком надежном материале, как алмаз, звук может путешествовать еще быстрее.

Если приложить ухо к рельсам, вы услышите звук приближающегося поезда быстрее, чем по воздуху.

В жидкостях, в том числе в воде, звук мчится в 4 с лишним раза быстрее, чем в воздухе.

Авторы нового исследования отмечают, что сейсмологи, например, используют звуковые волны, вызванные землетрясениями глубоко в недрах земли, чтобы понять характер сейсмических событий и внутреннее строение земли. Они также представляют интерес для материаловедов, потому что определяют упругие свойства материалов, их способность противостоять нагрузкам. Все вышеперечисленное означает, что существует определенная проблема с тем, чтобы установить ограничение скорости звука во Вселенной. Так как же исследователям это удалось?

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram.

Ограничение скорости звука

Чтобы оценить ограничение скорости звука, группа исследователей из Лондонского университета Королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке обнаружила, что ограничение скорости звука зависит от двух фундаментальных констант: постоянной тонкой структуры (фундаментальной физической постоянной, характеризующей силу электромагнитного взаимодействия) и отношения масс протона и электрона (одна из важных физических констант, известна с большой точностью — 1836,152672.).

Точно настроенные значения постоянной тонкой структуры и отношения массы протона к массе электрона, а также равновесие между ними управляют ядерными реакциями такого типа, как распад протонов и ядерный синтез в звездах. Баланс между этими двумя величинами задает узкий коридор «зоны обитаемости» или «зоны Златовласки» – условной зоны в космосе с наиболее благоприятными условиями для жизни, – пишут авторы научной работы.

Авторы исследования надеются, что полученные результаты будут иметь дальнейшее научное применение.

Исследователи предположили, что темп звука уменьшается с увеличением массы атома. Проверив это предположение на широком спектре разнообразных материалов, ученые пришли к выводу о том, что звук должен передаваться быстрее всего через твердый атомарный водород, который может существовать только при очень высоком давлении, например, в ядрах газовых гигантов, таких как Юпитер и Сатурн (давление на самых больших планетах Солнечной системы превышает один миллион атмосфер). Находясь в твердом состоянии атомарный водород представляет собой металл со сверхпроводниковыми свойствами. После проведения сложных квантово-механических расчетов исследователи определили что в твердом атомарном водороде скорость звука ближе всего к теоретическому пределу.

Издание Science Alert приводит слова одного из авторов исследования физика Константин Траченко (Kostya Trachenko) из Лондонского университета Королевы Марии:

Мы надеемся, что результаты научной работы получат дальнейшее применение в науке, что поможет исследователям найти и понять предельные значения различных свойств, например вязкость и теплопроводность, которые относятся к высокотемпературной сверхпроводимости, кварк-глюонной плазме и физике черных дыр.

Источник

Что быстрее: свет или звук?

Существуют понятия, относительно которых мы даем характеристику объектам.

Читайте также:  Сколько видов танцев существует свете

Все, что нас окружает, мы оцениваем по сравнению с чем-то: размер («ростом с меня», «не крупнее буханки хлеба»), громкость («как сирена») и пр.

Говоря о скорости, часто упоминают скорость звука и скорость света. Это два очень известных примера, которые вспоминают, когда что-то движется очень быстро.

А если сравнить два эти понятия, что быстрее? Звук или свет? Давайте разбираться.

Звук — это волны, распространяющиеся в веществе. Вещество колеблется, и это движение воспринимается нами как звук. От частоты колебания зависит то, насколько звук высокий или низкий и косвенно громкость звука.

Звук может распространяться в газе, жидкости и твердом теле. Да-да, звук передается не только по воздуху. Он слышен в воде и можно услышать звуки, приложив ухо к стене или земле.

Скорость звука зависит от плотности вещества и от температуры.

В воздухе при 20 °С скорость звука примерно 343 м/с (это около 1235 км/ч).

Теперь свет. Со светом сложнее. С одной стороны свет это, как и звук, волны. Только колеблется не вещество, а магнитное и электрическое поля.

С другой стороны, это не волны, а частицы, вроде протонов и электронов из которых состоят любые материалы.

Это свойство походить и на волну, и на частицу, называется корпускулярно-волновым дуализмом.

Скорость света равна около 300 000 000 м/с (это где-то 1 миллиард км/ч).

Так что свет намного быстрее звука, примерно в миллион раз.

«Мнение автора может не совпадать с мнением редакции»
Вы можете написать жалобу
Особенно если это кликбейт.

Источник

Впервые определена максимально возможная скорость звука

Оказалась, что она не идёт ни в какое сравнение со световой.

» src=»https://static.life.ru/M_publications/2020/9/10/1373132736841.1052-900x.jpeg» loading=»lazy» style=»width:100%;height:100%;object-fit:cover»/>

Британские и российские исследователи выяснили предел скорости звука. Об этом пишет Science Advances. Если скорость света давно известна — почти 300 000 километров в секунду, то со звуковыми волнами такой определённости до сих пор не было.

В итоге специалисты из Лондонского университета королевы Марии, Кембриджского университета и Института физики высоких давлений в Троицке объединились и рассчитали максимально возможную скорость звука.

Учёный чуть не упал со стула, когда обнаружил сходство больных ковидом с неандертальцами

Учёные предположили, что она будет уменьшаться при увеличении массы атома. А значит, самый быстрый звук будет в твёрдом атомарном водороде. Такой существует только под огромным давлением, например в ядре Юпитера. Расчёты показали, что даже в такой структуре на скорость звука будет ограничение. Он сможет разогнаться максимум до 36,1 км/с. Это примерно в восемь тысяч раз меньше, чем скорость света. Теперь открыт ещё один секрет Вселенной и его можно использовать в других расчётах.

А учёные из Университета Флиндерса и Университета Аделаиды ранее заявили, что эволюция людей ещё не закончилась. Более того, она идёт ускоренными темпами, наиболее быстрыми за последние 250 лет.

Источник