高原声速会变慢？《张朝阳的物理课》揭秘

2021/11/22 10:16:09 来源：光明网

“我们都知道音速是340米/秒，比光速慢很多。那么音速是怎么来的呢？音速和什么有关系？去了拉萨或雪山顶，空气稀薄，音速会变化吗？”在网友回答“会有变化”时，“物理播主”张朝阳也提出疑问，“大家都觉得音速会变慢。那么真的是这样吗？”

11月19日12时，《张朝阳的物理课》第五期开讲，搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，从牛顿定律出发，计算音速、推导波动方程。

张朝阳先从牛顿定律F=ma算起，假定X轴是声音传播方向，某一个x点有一段垂直于传播方向的小空气柱，面积是A，宽度为h，体积为Ah，质量密度为ρ。当在x点迎来一个波，空气柱相对x点会产生位移，移动的位移满足牛顿定律，可以用函数来表现，并得到第一个方程。“这是空气小窄条的牛顿定律的表现方式。”

随后，张朝阳算了关于压强变化和密度的关系，计算了密度和波函数的关系，最后导出波函数随时间变化的二阶导数，以及声音在空气中的波动方程，并确定波动方程的系数。

于是课程开头的提问有了答案：音速与绝对温度的平方根有关。低温时，音速会慢点，高温时，音速会快点。比如，在哈尔滨零下30℃时，音速大概损失10%；如果是在40℃的桑拿房，音速大概增加5%。不过，正常情况下，人类无法通过感官直接感受到音速变化。所以，在空气稀薄程度不同的平原、拉萨或雪山，人们感受到的音速差别不大。

网友还可在搜狐视频“关注流”观看直播回放，通过“直播白板”复习。也有“课代表”将每堂课的笔记，发布在搜狐新闻客户端“关注流”上，便于网友查漏补缺。

自11月5日开始，《张朝阳的物理课》已直播五期。在第一、第二课中，张朝阳科普了“力”和“速度”，并现场计算出马斯克的飞船和中国空间站每日绕地飞行的圈数；第三、四课的内容则一脉相承，和“振动”相关，科普了可见光的基本知识，解释了早中晚太阳颜色不一样的原因，以及天空呈现蓝色的秘密。今天的第五课，则引发了关于声音速度的讨论。

据了解，在未来课程中，张朝阳还会科普空气作为理想气体的性质、潮汐的秘密等日常现象中涉及到的物理知识。通过设置一个个话题，以深入浅出的讲解方式，利用物理学解释生活现象，达到专业人士认可，普通人能听懂的效果，借此激发科学学习的热潮。（科文）

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