“我們都知道音速是340米/秒,比光速慢很多。那么音速是怎么來的呢?音速和什么有關系?去了拉薩或雪山頂,空氣稀薄,音速會變化嗎?”在網(wǎng)友回答“會有變化”時,“物理播主”張朝陽也提出疑問,“大家都覺得音速會變慢。那么真的是這樣嗎?”
11月19日12時,《張朝陽的物理課》第五期開講,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間,從牛頓定律出發(fā),計算音速、推導波動方程。
張朝陽先從牛頓定律F=ma算起,假定X軸是聲音傳播方向,某一個x點有一段垂直于傳播方向的小空氣柱,面積是A,寬度為h,體積為A*h,質(zhì)量密度為ρ。當在x點迎來一個波,空氣柱相對x點會產(chǎn)生位移,移動的位移滿足牛頓定律,可以用函數(shù)來表現(xiàn),并得到第一個方程。“這是空氣小窄條的牛頓定律的表現(xiàn)方式。”
隨后,張朝陽算了關于壓強變化和密度的關系,計算了密度和波函數(shù)的關系,最后導出波函數(shù)隨時間變化的二階導數(shù),以及聲音在空氣中的波動方程,并確定波動方程的系數(shù)。
于是課程開頭的提問有了答案:音速與絕對溫度的平方根有關。低溫時,音速會慢點,高溫時,音速會快點。比如,在哈爾濱零下30℃時,音速大概損失10%;如果是在40℃的桑拿房,音速大概增加5%。不過,正常情況下,人類無法通過感官直接感受到音速變化。所以,在空氣稀薄程度不同的平原、拉薩或雪山,人們感受到的音速差別不大。
網(wǎng)友還可在搜狐視頻“關注流”觀看直播回放,通過“直播白板”復習。也有“課代表”將每堂課的筆記,發(fā)布在搜狐新聞客戶端“關注流”上,便于網(wǎng)友查漏補缺。
自11月5日開始,《張朝陽的物理課》已直播五期。在第一、第二課中,張朝陽科普了“力”和“速度”,并現(xiàn)場計算出馬斯克的飛船和中國空間站每日繞地飛行的圈數(shù);第三、四課的內(nèi)容則一脈相承,和“振動”相關,科普了可見光的基本知識,解釋了早中晚太陽顏色不一樣的原因,以及天空呈現(xiàn)藍色的秘密。今天的第五課,則引發(fā)了關于聲音速度的討論。
據(jù)了解,在未來課程中,張朝陽還會科普空氣作為理想氣體的性質(zhì)、潮汐的秘密等日?,F(xiàn)象中涉及到的物理知識。通過設置一個個話題,以深入淺出的講解方式,利用物理學解釋生活現(xiàn)象,達到專業(yè)人士認可,普通人能聽懂的效果,借此激發(fā)科學學習的熱潮。(科文)
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