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風會不會影響聲音傳播的速度?

世界先進制造技術論壇 ? 來源:宏潤聲學 ? 2023-05-28 10:50 ? 次閱讀

聲音是一種波,是空氣的振動,當空氣流動起來之后,聲波的傳播可以分解成兩種運動的疊加,空氣的流動和聲波相對于空氣的運動。 除了溫度、密度等條件外,影響聲音傳播的因素還包括“風速梯度”,風速梯度可以改變聲音穿過空氣的路徑,或者說,風會導致聲音彎曲,這是最有意思的地方。

我們取典型的聲速340m/s ,空中刮著微風5m/s ,順風因為刮風帶來的聲音強度是無風時的≈1.03倍,實在是太小了。但是如果風特別大,聽者甚至可能因為風聲強于人聲而聽不清說話的聲音。 對于傳播路徑較遠(大于50米)的聲波來說,當風與聲音傳播方向相反時(也就是逆風時),聲波會向上折射。這是因為不光滑的地表(大的樹木,建筑物,小麥等)會阻礙風的傳播而形成湍流Q,從而使風速在地面附近略低于高空中,或者說,高空風速更快(地表附近的風速通常會隨著離地面距離的增加而增加),風速的這種差異產生了風速梯度。而上面說到,梯度反過來會影響音速,逆區中,風速越大聲波傳播速度越慢(實際聲速=聲速減風速),所以聲音會向上彎折。 理論上,對于每小時風速13公里的6級強風來說,平均每100米能減少幾分貝,而根據實際測量,實際在較遠距離可以觀察到20分貝以上的損失。

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同樣的道理,當風向與聲音傳播方向相同時(順風),聲音會向地面折射,因此,條件有利于聲音傳播到地面,并且在地面外反彈,增加了聲音的強度(聲級)。 風速梯度導致聲音的折射,這使得(下風處)順風處更容易聽到來自聲源的聲音(哪怕是來自樹林的后方),而(上風處)逆風處時更難聽到。

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當然,如果聽者在離聲源很近的逆風處,實際上是會聽到更強的聲音的。 這是因為地面的反射在起作用。但只要距離再遠一些(300米),就會出現聲音極速衰減的現象(如下圖中的陰影區表示)。

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以上都是理論分析,下面這個是實際測量的數據,縱坐標值應為風的因素造成的修正量。

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綜上,風不光會影響聲音傳播速率,還會影響聲音的傳播方向。


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原文標題:風會不會影響聲音傳播的速度?

文章出處:【微信號:AMTBBS,微信公眾號:世界先進制造技術論壇】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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