探路者
第14楼2009/01/07
声波在介质中的传播速度取决于介质的密度和弹性性质..
机械波的传播速度公式为v=根号(E/ρ),其中E为杨氏模量,ρ为密度
声波作为机械波的一种当然也满足这个公式
杨氏模量(Young's modulus)是表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量,它是沿纵向的弹性模量。1807年因英国医生兼物理学家托马斯·杨(Thomas Young, 1773-1829) 所得到的结果而命名。根据胡克定律,在物体的弹性限度内,应力与应变成正比,比值被称为材料的杨氏模量,它是表征材料性质的一个物理量,仅取决于材料本身的物理性质。杨氏模量的大小标志了材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生形变。
杨氏弹性模量是选定机械零件材料的依据之一是工程技术设计中常用的参数。杨氏模量的测定对研究金属材料、光纤材料、半导体、纳米材料、聚合物、陶瓷、橡胶等各种材料的力学性质有着重要意义,还可用于机械零部件设计、生物力学、地质等领域。
测量杨氏模量的方法一般有拉伸法、梁弯曲法、振动法、内耗法等,还出现了利用光纤位移传感器、莫尔条纹、电涡流传感器和波动传递技术(微波或超声波)等实验技术和方法测量杨氏模量。
胡克定律和杨氏弹性模量
固体在外力作用下将发生形变,如果外力撤去后相应的形变消失,这种形变称为弹性形变。如果外力后仍有残余形变,这种形变称为范性形变。
协强(ε ):单位面积上所受到的力(F/S)。
协变(σ)是指在外力作用下的相对形变(相对伸长DL/L)它反映了物体形变的大小。
胡克定律:在物体的弹性限度内,胁强于胁变成正比,其比例系数称为杨氏模量(记为Y)。用公式表达为:
Y=(F·L)/(S·△L)
Y在数值上等于产生单位胁变时的胁强。它的单位是与胁强的单位相同。杨氏弹性模量是材料的属性,与外力及物体的形状无关。
探路者
第20楼2009/01/07
声音是纵波,它在介质内的的传播,可理解为无数个微观单位之间在声音传播方向上振动的传播,一个微观单位可以是一个分子,如气体;也可以是一个晶体结构,对金属,对不同结构的介质要不同对待,这就是一个复杂的问题。
对同一种结构的介质,一个微观单位可理解为一个弹簧振子,给弹簧振子一个初始速度,它便已其固有周期传播振动,在相同的结构下,同一长度内的振子数量是相同的,那么振子振动周期越短,振动传播速度越快。
而弹簧振子的固有周期T=2π√m/k,则传播速度v=k√k/m,k为弹性系数,m为质量,材料的刚性越大,k就越大,传播速度越大;密度越大,m值也越大,传播速度就越小。
对中学中密度越大,声音传播速度越大的理解:其密度应理解为紧密程度的意思,而不应该是真正的密度,否则就是错误的。