Questão:
O que soaria como na velocidade do som?
Andrew Spitz
2010-06-01 02:00:22 UTC
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Título louco. Isso não interessa, e talvez seja uma pergunta estúpida:

Teoricamente, se alguém para onde viajar na velocidade do som sem ar / vento (não um vácuo, pois não haveria som) o que seria soar como? Imaginar o som se propaga em linha reta e não há reflexos. Obviamente, isso depende do som, mas alguém ouviria uma espécie de segmento de tempo preso (como um sintetizador granular) ou talvez algum mash de malha oscilante e modulante muito lento de frequências?

Pensando em chapéus ...

Seis respostas:
#1
+14
Colin Hart
2010-06-01 11:05:32 UTC
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Ok, digamos, para fins de explicação, que o som só pode viajar ao longo de um plano (como você sugeriu em sua pergunta). Então, apenas em sua direção ou longe de você. Suponhamos também que isso esteja acontecendo à temperatura "ambiente" (68F) no ar seco. Portanto, presume-se que a velocidade do som será de 767 mph (ou 1125 pés / s ou 343 m / s)

Digamos que um som está vindo direto para você. Ele chegará a você a uma taxa de 767 mph. Se você for direto para o som na velocidade do som, ele chegará a você duas vezes mais rápido (343m / s + 343m / s = 686m / s), e você obterá um efeito doppler amplificado.

Dê uma olhada nesta equação para descobrir o quanto o doppler afetará seu som:

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Onde: (f) é a frequência observada (o que você ouve) , (f0) é a frequência emitida (qual é o som original), (V) é a velocidade das ondas no meio (343 neste caso) e (Vr) é a velocidade do receptor em relação ao meio; positivo se o receptor (você) está se movendo em direção à fonte.

Então, para um tom de 1k: f = ((343 + 343) / 343) 1000

Então f = 2000hz (ou 2kHz). Então, basicamente, se você viajar na velocidade do som diretamente em um som, tudo estará exatamente uma oitava acima.

No entanto, se você viajar na velocidade do som na direção oposta do som que vem em sua direção, o som nunca chegará até você, portanto, você nunca o ouviria, o que é bom, porque eu não quero lutar com mais nenhuma equação ...

Mas ... Se você fosse APENAS TÍMIDO (digamos por 3m / s para este exemplo) da velocidade do som em na direção oposta do som, ficaria assim: (mesma equação)

Novamente, para o tom 1k: f = ((343 + (-340)) / 343) 1000

Portanto, f = 8.746 Hz. Basicamente, seu tom 1k deixaria de estar na sua faixa de audição. Parece que o som está diminuindo até parar quando você se aproxima de 343 m / s na direção oposta do som.

Então, sim, em resposta à sua pergunta - soaria muito estranho e lento e tudo mais, porque o som chegaria a você muito lentamente ...

AGORA, se você estiver indo no velocidade do som, e você faz um som, esse som agora estará indo 686 m / s em relação ao solo. Portanto, qualquer pessoa que ouvir você falar enquanto você está indo nessa velocidade vai ouvir você exatamente 1 oitava acima (a menos que eles próprios estejam se movendo).

Mesmo com reflexos e tudo, isso permanece praticamente o mesmo. No entanto, a temperatura e o meio (ar, umidade, água, aço, etc ...) mudariam o som mais drasticamente conforme a velocidade do som mudaria.

Pergunta legal! Avise-me se precisar de algum esclarecimento!

Obrigado! Foi divertido! Não consigo exercitar essa parte do meu cérebro tanto quanto gostaria ... Devíamos receber mais perguntas como esta!
Confira o grande cérebro no @Colin. Bela explicação!
#2
+7
kibibu
2010-06-01 04:53:57 UTC
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Este é o limite extremo do efeito doppler. Você ouve "som" conforme as mudanças na pressão da onda sonora. Se você estiver viajando junto com a onda sonora, não terá nenhuma mudança na pressão, então não a ouvirá.

Uma maneira de conceituar é que as ondas sonoras são como os sulcos de um registro. A situação normal é que você (a agulha) está parado e a onda sonora (registro) passa por você a uma taxa fixa (a velocidade do som em um caso, a velocidade do registro no outro).

Agora imagine mover a agulha junto com o disco - na "velocidade do som", por assim dizer. Isso é o que aconteceria se você viajasse ao longo do caminho de uma onda sonora.

Imagine o outro caminho - mova a agulha na direção oposta ao disco giratório, e na mesma velocidade. Nesse caso, a velocidade efetiva do registro é duas vezes mais rápida e soaria uma oitava mais alta.

maneira muito legal de explicar.
#3
+4
user49
2010-06-01 02:45:45 UTC
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As pessoas viajam na velocidade do som (por exemplo, Chuck Yeager), então essa não é realmente uma questão abstrata ... Neste artigo, Mano Ziegler descreve "golpes transônicos" que se relacionam com as forças extremas no avião:

http://en.wikipedia.org/wiki/Sound_barrier

Mas o fato de você especificar "sem ar / vento" significa que não está em um avião, caso em que acho que o som que você ouviria, se estivesse realmente pronto para ouvi-lo, seria "aum"

"o som que não é feito por duas coisas se chocando".

http://www.spiritsound.com/aum.html http://www.messagefrommasters.com/Stories/Zen/Sound_of_one_Hand_Clapping.htm

#4
+4
endolith
2010-06-01 05:22:49 UTC
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Se não houver vento, o ar deve estar se movendo na velocidade do som ao seu lado, o que significa que você ouviria normalmente, como o ar carregado na cabine de um avião supersônico.

#5
+4
Guney Ozsan
2015-01-01 18:35:59 UTC
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No caso especial de estarmos viajando com a fonte sonora (por exemplo, em um avião), quando atingimos a velocidade do som, as ondas sonoras na mesma direção não serão capazes de se afastar da fonte. Neste ponto, as ondas sonoras se sobreporão, o que causará o acúmulo de muita energia cinética e ressonância em todas as frequências do som. Vai soar como um ruído surdo e a energia cinética e ressonâncias acumuladas devem sacudi-lo como uma turbulência.

Na realidade, não é possível ir exatamente à velocidade do som por mais de um momento, então sempre você ultrapassa o limite para cima ou para baixo, você deve experimentar esse estrondo. Se fosse possível ir constantemente na velocidade do som, você deveria experimentar um estrondo contínuo e vibração ressonante.

Este é um caso especial e uma adição às outras respostas.

#6
+3
Zeppelin Design Labs
2015-12-14 20:49:34 UTC
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Eu acredito que a excelente explicação de Colin Hart é falsa no penúltimo parágrafo, começando com "AGORA". Se estou me movendo na velocidade do som e faço um som, o som NÃO se move a 686 mph em relação a nada. A velocidade do som é uma propriedade do meio através do qual ele se propaga. Ele sempre se propagará em 343 (neste exemplo). Se a fonte de som está se movendo através do meio em 343, então a energia do som simplesmente se acumula na direção da viagem, levando ao fenômeno de explosão sônica descrito com muita precisão por Guney Ozsan.

Tente este experimento mental:

Estou parado na costa oeste do Mar Morto, imóvel em relação ao meio sonoro, isto é, a atmosfera. Um caça a jato (uma fonte sonora) patrulhando a fronteira se aproxima de mim a Mach 1,5, ou seja, a 1,5x a velocidade do som neste meio. A fonte se aproxima mais rápido do que o som que ela produz e, portanto, é silenciosa: posso ver, mas não ouvir, chegando (verdadeiro exemplo). Conforme descrito acima, a energia do som "se acumula" nas proximidades da fonte e em uma frente de onda em forma de cone propagando-se para longe e atrás dela. Quando a aeronave passa diretamente acima, eu ainda não ouço nada até que a frente da onda me atinge. Então - BOOM! O fenômeno é apropriadamente nomeado; realmente soa como a palavra BOOM! Depois que a frente de onda do BOOM passar, agora estou dentro do "cone". Estou olhando para a aeronave recuando em direção ao horizonte. Ele produz um som que viaja em minha direção em 343 mesmo quando a fonte recua em 343 x 1,5 = 514. Mas o som realmente ainda se aproxima de mim em 343. Tudo o que acontece é um exemplo dramático do Efeito Doppler. Todas as frequências de som que emanam da aeronave são reduzidas por um fator de 1,5 em relação ao que seriam se a fonte de som parasse no meio. Portanto, se o motor a jato está produzindo um ruído a 12 kHz, ouvirei um ruído a 12 / 1,5 = 8 kHz.

O piloto, entretanto, é selado na cabine com um pequeno pedaço da atmosfera local. Ele e seu MP3 player estão imóveis em relação ao meio, então a música que ele ouve soa "normal". Os motores a jato alguns metros atrás dele, no entanto, são inaudíveis. O som que eles produzem não pode alcançá-lo através da atmosfera externa; ele está ultrapassando a onda.

Acho que você também tem razão, mas o que acontece depois que a fonte passa, depois do boom? se ouviu alguma coisa?


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