¿Cuál es la diferencia entre un soplo de aire y una onda de sonido con respecto a la creación y propagación?

Question

Mientras que la observación de un Schlieren video de una mano aplaudiendo, he notado una muy clara diferencia entre una onda de sonido y una bocanada de aire, ya que ambos fueron creados por una mano aplaudiendo. ¿Cuál es la diferencia entre una bocanada de aire y una onda de sonido respecto a la creación y propagación?

En el vídeo, parece que algunos de la energía va en la onda de sonido y algunos de la energía que entra en el hojaldre. Hay un principio que gobierna la distribución de la energía de impacto entre la oscilación (sonido) y empujar (puff?)

Las leyes de Newton para el aire implican la ecuación de onda, pero no son equivalentes. Si el aire que se describe por la ecuación de onda y nada más, entonces cualquier perturbación viajaría a la velocidad del sonido. El conjunto de ecuaciones se puede escribir el que describe el sonido y macroscópica de movimiento al mismo tiempo, y qué parámetros adimensionales especificar su importancia relativa?

Por ejemplo, uno podría pensar que una muy baja frecuencia de la perturbación podría crear un "viento". Por otro lado, el "pop" escuchado cuando dicen "p" en un micrófono sin un pop escudo no suena como una super baja frecuencia, sin embargo, tengo la sospecha de que el propósito de la pop escudo es ralentizar el hojaldre.

Answer 1

Basados en ese video, las diferencias que usted está apuntando, destaca el buen frentes de los altavoces a las 2:04 y, a continuación, la aplaudir que aparece al principio y al final.

Es cierto que los frentes de onda desde el altavoz (e incluso el libro) dar buen "crestas" y "depresiones", mientras que la de aplaudir un poco justo... es este blob-y cosa. Hay varias posibles razones por la que estos aparecen de manera diferente.

1. Armónicos: Altavoces (y los libros de golpear las mesas) de producir sonidos "puros". Se golpeó el aire muy fuerte, que deforman muy poco. Esto produce una agradable, solo de frente de onda (por el movimiento del elemento), que ve como una línea oscura en el Schlieren videos. Manos, por otro lado, se disquete cosas y golpear más "suave," la risa floja cuando se juntan. Esto produce una menos "pura" de sonido, por lo que esto se traduce en una muy amorfo frente de onda. (También se puede decir que los aplausos han armónicos, mientras que el altavoz y el libro que tienen poco o nada armónicos.)
2. Forma: el libro y el altavoz tiene una bonita forma cuadrada o redonda. Esto produce mucho "mejor" y más clara de frentes de onda que nuestra forma extraña manos. Plana o redonda objetos para las ondas que normalmente estamos acostumbrados a ver, mientras que el estudio de la física.
3. Perspectiva: el libro y el altavoz ambos tenían realmente ideal formas de la configuración para ver la evidencia de las ondas. Manos, sin embargo, presentan un desafío. ¿Cómo se puede mostrar un no-simétrica 3-d de la onda en un 2-d pantalla? A lo mejor, se podía ver a un frente de onda, pero es probable que usted acaba de ver una nota, especialmente si la forma de la 3-d de onda no es realmente esférica. La simetría de los objetos permitidos para buenas perspectivas. Las manos de aplaudir la ausencia de ese tipo de simetría, la prevención de buenas fotos.
4. Potencia: la que habla o que el libro de golpear el suelo puede haber sido más fuerte que la del hombre aplaudir. Sospecho que más de la onda producida por fuerza mayor (con "mayor amplitud") aparece más oscuro. Así que si un altavoz produce un sonido más alto que la mano aplaudiendo, verás más oscuras las líneas de allí.
5. Trucos de cámara: por último, debemos abordar el hecho de que, aunque estas imágenes todo el uso de la Schlieren técnica, que probablemente tienen diferentes configuraciones para diferentes tomas. Si se pone el altavoz al lado que aplaudir el hombre y filmado tanto, tal vez la del orador frentes de onda aparecería como la debilidad de las pequeñas cosas, como el hombre del clap. Esta es sólo una posibilidad, aunque, por lo que esta razón es mucho más débil que los demás.

La forma de estos frentes de onda que todos tenemos que lidiar con lo que hizo de ellos; en cuanto a la propagación de la va, todos se mueven bajo las mismas leyes. Es su forma inicial, la fuerza con la que se hicieron, y lo que hizo de ellos lo que determina las diferencias en las olas.

Answer 2

Las ondas de sonido son vibraciones que significa que las partículas de aire no son desplazadas de forma permanente (en el caso ideal), mientras que el "soplo de aire" que es una especie de "viento", que significa permanente desplazamiento de las partículas de aire.

En la práctica estos dos fenómenos a menudo van juntas, como en el caso de los aplausos (o menor calidad de los altavoces de subgraves).

EDIT: con Respecto a la diferencia en la creación - es bastante sencillo, y altavoces de subgraves son un buen ejemplo aquí.

Si usted toma modernos altavoces de subgraves, que tienden a ser más pequeños de lo que solían ser, que conforman el área pequeña con un mayor desplazamiento. Efectivamente, se producen una gran cantidad de "viento", además de que la onda de sonido (y, como resultado, las mediciones se ven bien, como el micrófono en realidad no se diferencian, pero la calidad de sonido es peor, a pesar de los reclamos publicitarios - mi opinión). Por otro lado, los grandes altavoces de 15" o incluso 18" no necesita de un gran desplazamiento, y como resultado, se producen más sólida y menos viento.

Cuando aplaudir sus manos, habiendo área relativamente grande, mover un camino muy largo antes de que finalmente golpeó el uno al otro. Esto hace un gran desplazamiento de las partículas de aire antes de que la onda de sonido se produjo finalmente.

En resumen: si usted quiere producir el sonido, y no una nube, en lugar de proporcionar un fuerte, y sin embargo golpe corto/golpe.

Answer 3

El video muestra no sólo físicamente desplazadas de aire, también puede mostrar los gradientes de temperatura. Parte de la "puff" que a usted le preocupa es debido a un desplazamiento físico de aire desde el chocar de las manos y en parte es debido a que el aire caliente cerca de las manos convecting y la conducción de calor. Como se ilustra más adelante en el video, la técnica de la visualización puede mostrar los gradientes de temperatura así como gradientes de densidad. Sin embargo, los gradientes de temperatura por sí solos no conducen necesariamente a las ondas de sonido.

Una onda sonora se define por la siguiente relación de dispersión:
$$ \frac{\omega}{k} = C_{s} = \sqrt{ \frac{ \partial P }{ \parcial \rho } } $$ donde $C_{s}$ es la velocidad del sonido, P es la presión del gas, y $\rho$ es la densidad de la masa.

Los gradientes de temperatura no siempre conducen a gradientes de densidad, como se ilustra por las manchas por el sol, que tiene una temperatura más baja en relación a los alrededores de gas, pero efectiva, a la misma densidad. Técnicamente, estas estructuras permanecen en equilibrio de presión con el medio circundante debido al aumento de la presión magnética, que compensa la disminución de la presión térmica. Aunque este no es exactamente el mismo como el "puff" en el vídeo que ilustra mi punto de que un gradiente de temperatura por sí sola no conduce necesariamente a una onda de sonido.

Para responder a su pregunta, la circular de pulsos visto salir de las manos a una velocidad muy alta (en comparación con el "puff") son ondas de sonido creado por finito de valores de $\partial P / \partial \rho$. El "soplo" es probable creado por una combinación de los gradientes de temperatura y el aire desplazado.