Lydens hastighed

Et hurtigt jetfly giver os oplevelsen af, at lyd bevæger sig forholdsvis langsomt i forhold til lys.

Lyd bevæger sig langsomt

I hverdagen oplever vi nogle gange, at det vi ser og hører ikke sker samtidig:

     •   Et jetfly flyver over hovedet på os. Lyden er langt bag efter flyet.
     •   I tordenvejr. Lyn og torden kommer ikke samtidig - kun hvis "det er lige over".
     •   En fodboldspiller sparker til bolden i den anden ende af banen.
     •   En hammer slår på en pæl langt væk.
     •   Nytårsaften sender vi raketter op. De eksploderer, men knaldet kommer lidt efter.

Ude i virkeligheden må vi acceptere den slags forsinkelser. Sidder vi og ser en eftersynkroniseret film, er det irriterende, at tale og læbernes bevægelser ikke passer sammen. 

Lydens hastighed

I vores forsøg på at bestemme lydens hastighed, bruger vi et elektronisk stopur til vore målinger.

Stopuret viser her 5.25 millisekunder.
Det er 0,00525 sek.

Lyden måles i meter pr. sekund. Det vil sige, at man skal dividere afstanden med tiden. Lyden bevæger sig med 340 m/sek.

Hvis vi placerer start og stop mikrofonerne med 1,7 m afstand, vil vi få en tid på nær 0,005 sekunder.

Lydens hastighed = afstanden / tiden. Derfor dividerer vi 1.7 m med 0,005 sek. og får 340 m/sek.

Lyden bevæger sig hurtigere i faste stoffer. Det kan man nemt bevise ved at lægge mikrofonerne ned på bordpladen og tage en ny tidsmåling. Lydens hastighed i f.eks. egetræ er 4.100 m/s.

Tordenvejr

Når det tordner, vil du gerne vide, hvor langt uvejret er væk fra der, hvor du er. Lyden er ca. 3 sek. om at bevæge sig 1 km, idet 3x340 er ca. 1000 meter.

Tæller du langsomt sekunderne fra det tidspunkt, hvor du ser lynet til tidspunktet, hvor braget kommer, dividerer du tiden med 3 for at få afstanden i kilometer. Altså; går der 6 sekunder fra lyn til brag, er tordenvejret 2 km borte.

Sørg for at få trukket ledningen til TV og PC ud, så de ikke tager skade af overspænding på lysnettet, hvis lynet slår ned et sted i nærheden.

Doppler-effekten

Når man står og ser en hurtig bil køre forbi, sker der et fald i tonehøjden i det øjeblik, bilen passerer. Kommer der en ambulance eller politibil, er det meget nemt at høre "dopplereffekten," efter østrigeren Christian Doppler, som beskrev fænomenet.

Lyd udbreder sig i ringbølger. På tegningen er lydkilden placeret i centrum. Lyden opfattes ens i alle retninger.

Bevæger lydkilden sig mod højre, bliver der kortere afstand mellem lydbølgerne. Frekvensen stiger. Bag lydkilden trækkes lyden ud og falder i frekvens. Der bliver længere afstand mellem fortætninger og fortyndinger. Tonen lyder lavere bag lydkilden end foran.

Lydmuren

Nogle jetfly er i stand til at flyve hurtigere end lyden.

Vi omregner lydens hastighed på 340 meter i sekundet. Det giver 1224 km i timen. Når et jetfly overskriver denne hastighed, gennembryder det "lydmuren".

Lydens hastighed benævnes også som Mach 1, ligesom Mach 2 svarer til det dobbelte af lydens hastighed o.s.v.

Lufttryk og temperatur påvirker lydens hastighed. Når et fly er oppe i de tyndere luftlag, hvor det endda er meget koldt, er lydens hastighed noget lavere.

Temperaturen i 10 kilometers højde er ca. minus 60 C., lydens hastighed er her 295 m/sek eller 1062 km/t.

Når et fly bevæger sig hurtigere end lyden, vil der omkring flyet opstå store trykvariationer. Trykket kan nogle steder blive så lavt, at vandet i luften fortættes og danner skyer.

Nede på jorden vil man opleve et kraftigt brag. Vinduer rasler og går måske i stykker. Overlydsfly må ikke overflyve beboede områder.

Fotograf John Gay tog i 1999 dette enestående foto af den jager mrk. F/A-18 Hornet, der gennembryder lydmuren. Billedet er set i tidsskrifter verden over.

Det ses tydeligt at vandet i luften fortættes og danner en flot sky. Vejrforholdene skal være de helt rigtige, for at man kan se denne sky omkring et fly, der gennembryder lydmuren.

Denne skydannelse kan også ske ved langt lavere hastigheder og er ikke nødvendigvis knyttet til "lydmuren".

Videoklip med hurtige bikes, tog, biler og dopplereffekten . . .