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风会影响声音传播速度吗? 第1页

  

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《劝学》有这么一句:“顺风而呼,声非加急也,而闻者彰”(顺风呼喊,声音并不是跑的更快了,但是听的人感到更加清楚了)。

下面让我们分析其中的物理原理。

声音是一种波,是空气的振动,当空气流动起来之后,声波的传播可以分解成两种运动的叠加,空气的流动和声波相对于空气的运动。

我们考虑顺风和逆风两种情况,下面涉及一点点公式推导:

设风速为 ,声波在空气参考系中的传播速度为 ,声波自 点发出,考虑距 点 的顺风和逆风的两个观察者 和 。

声音自声源发出后,在空气参考系中以球面波向四周传播。

首先我们计算顺风时的能量面密度,在空气参考系中,声波从声源发出后到被接收传播的等效距离是

因此顺风时,接收者收到的能量面密度为:

同理可以计算出逆风时,接收者收到的能量面密度为

所以说《劝学》中的“声非加急也”,从地面参考系上来看声音确实是“加急”了,而“闻者彰”的原因是因为顺风时,听者接收到的能量更多。

但是可能事实情况并非如此理想,我们取典型的声速 ,空中刮着微风 ,顺风因为刮风带来的声音强度是无风时的 倍,实在是太小了。

但是如果风特别大,听者甚至可能因为风声强于人声而听不清说话的声音。




  

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