dit artikel is geschreven door Mike Bannon
sluit je ogen even en doe alsof je ‘ s middags Picknickt met familie en vrienden in Central Park. Ongeveer twee voetbalvelden verderop kun je een softbalwedstrijd zien. Je kunt de mannen en vrouwen zien juichen als honkballers de bal slaan en rond de honken racen. Je ziet een speler op de thuisplaat glijden en je ziet hoe de scheidsrechter hem uitzendt. Je kunt al deze actie zien, maar je kunt het niet horen.
Later die avond als de temperatuur afkoelt en andere softbalteams Onder het licht spelen, kun je alles duidelijk zien en horen. Waarom is dit zo? Zou het kunnen dat je overdag in een akoestische schaduw stond?Overdag warmt de zon het aardoppervlak op en warmt de lucht dicht bij de grond op. Geluid reist sneller in warmere lucht. Dus het geluid reist sneller in de lucht dicht bij de grond. Het omgekeerde gebeurt ‘ s nachts. ‘S nachts koelt de grond snel af. De hogere lucht is warmer dan de lucht dicht bij de grond. Gedurende de dag reist het geluid sneller bij de grond. Dit zorgt ervoor dat de geluidsgolf naar boven breekt. ‘S nachts gebeurt het tegenovergestelde. Het geluid verder van de grond reist ‘ s nachts sneller waardoor de geluidsgolf terug naar de aarde breekt.
in de jaren 1800 voerde Osborne Reynolds de eerste geluidsgolfbreking-test uit. Hij zette een belletje, een voet boven de grond, en kroop twintig meter. Hij moest zijn hoofd optillen om het rinkelende geluid te horen. Hij kroop toen zeventig meter en moest staan voordat hij het rinkelende geluid kon horen.In 2001 publiceerde Charles D. Ross het boek Civil War Acoustic Shadows. In dit artikel gaan we het fenomeen van geluidsgolf breking verkennen en hoe het zich verhoudt tot de geluiden van oorlog de vorming van akoestische schaduwen.
neerwaartse geluidsgolf breking
in het begin van de 20e eeuw begonnen wetenschappers met heteluchtballonnen meer te leren over onze atmosfeer en de verschillende lagen ervan. In 1923 werden atmosferische temperatuurveranderingen gedocumenteerd tijdens het bestuderen van meteoren. In 1924 stelde Erwin Schrodinger, een Oostenrijks natuurkundige die de Nobelprijs kreeg, voor dat “laagfrequente geluiden minder zouden worden geabsorbeerd in de atmosfeer en daarom sterker zouden worden gerefracteerd naar de aarde dan hoogfrequente geluiden”.
de lagen die onze ozon huisvesten hebben de neiging warmer te zijn door de opgevangen straling van de zon. Als de geluidsgolf deze warmere laag raakt, wordt hij terug naar de aarde gebroken.
Wind
Wind speelt ook een belangrijke rol in de breking van geluidsgolven en uiteindelijk op de afstand die ze afleggen. Wind die rechtstreeks in een aankomende geluidsgolf reist, zal het scherper naar boven breken. Wind reizen in dezelfde richting als een geluidsgolf zal de geluidsgolf breking geleidelijker maken. In de bovenste atmosfeer zal een sterke wind in de richting van de Golf de Golf verder en sneller duwen.
geluidsgolf breking & oorlog
voor het tijdperk van de moderne technologie leger commandanten vertrouwden op geluid van om hen te begeleiden met hun militaire besluitvorming proces. Vele malen, in hun nadeel, namen commandanten beslissingen op basis van wat ze hoorden. Velen werden gevangen in de geluidschaduw niemandsland. Het eerste opgenomen geluid schaduw effect gebeurde op zee tussen de kusten van Engeland en Holland. Vier dagen lang vocht de Engelse marine voor de kust van Duinkerken tijdens de Tweede Engels-Nederlandse Oorlog. Historici crediteren de grotere Nederlandse marine met de overwinning. Tijdens de slag hoorden niet-strijdende bootpassagiers op zee in een schaduwzone ergens tussen de slag en de kust van Engeland de slag niet. Aan de andere kant werd de slag op verschillende locaties in Engeland gehoord.Tijdens de Eerste Wereldoorlog, op 28 September 1914, begon de Duitse artillerie de Belgische stad Antwerpen te beschieten en de vestingwerken die de stad beschermden. De akoestische schaduwzone begon ongeveer dertig mijl van de artillerie en eindigde op ongeveer zestig mijl afstand. Na de 60 mijl werd het Duitse artilleriebombardement gehoord. De mensen binnen de dertig tot zestig mijl radius van de artillerie konden het niet horen.Op 19 September 1862 plande generaal Grant om de Zuidelijke generaal-majoor Sterling Price aan te vallen bij het stadje Iuka, Mississippi. Het plan was dat generaal-majoor William Rosecrans eerst Price zou aanvallen en toen hij hoorde dat Grant ‘ s generaal Edward Ord zijn troepen zou inzetten om te voorkomen dat Price zich terugtrok. Ord moest zijn troepen aanvallen na het horen van de geluiden van de strijd. Die geluiden kwamen nooit. Toen Rosecran ‘ s leger de hele middag in gevecht was met de Zuidelijken, hoorden Ord en zijn leger, gesitueerd in een akoestische schaduw, nooit de slaggeluiden en vielen uiteindelijk nooit aan. Price trok zich terug en redde uiteindelijk voorlopig zijn leger.
generaal Longstreet (1821-1904)
in Gettysburg op 2 juli 1863 geeft generaal Lee het bevel aan luitenant-generaal James Longstreet om de round tops aan te vallen – de zuidkant van cemetery ridge. De heuveltop was vrijwel onverdedigd. Lee hoopte zijn kanonnen naar de round tops te krijgen zodat de Zuidelijken de Noordelijke troepen konden bombarderen met kanonvuur. Toen hij Longstreets aanval hoorde, moest luitenant-generaal Richard Ewell van links aanvallen. Hij moest zijn mannen bevelen aan te vallen zodra hij Longstreets kanonvuur hoorde. Hij heeft Longstreets kanonnen nooit gehoord. Ewell en zijn leger bevonden zich in een akoestische schaduw. Ondertussen verplaatste generaal-majoor George Meade zijn troepen van rechts naar links om Longstreets opmars tegen te houden.Generaal Lee ‘ s “Waterloo”
in 1865 had Lee zijn leger buiten de stad Petersburg Virginia. Lee vermoedde terecht dat Grant zijn rechterflank zou aanvallen. Lee stuurde generaal George Picket met het army of northern Virginia, vijfduizend Zuidelijke soldaten, tot vijf vorken om in te graven en vuil en hout verdediging op te zetten. Lee begreep de noodzaak om dit gebied te behouden om zijn zuidelijke bevoorradingslijn open te houden.Grant kende dit strategisch belang en stuurde zijn Noordelijke generaal-majoor Phillip Sheridan om Lee ‘ s linkerflank aan te vallen bij de Five Forks. Op de ochtend van de aanval nodigde Zuidelijke generaal-majoor Fitzhugh Lee Picket samen met Generaal-Majoor Thomas Rosser uit om een vis te bakken op drie kilometer van de frontlinie van Picket. Picket vergat hem mannen te vertellen dat hij wegging. Historici speculeren dat hij hem geen mannen vertelde, die waarschijnlijk hongerig en ondervoed waren, omdat hij zich schuldig voelde.Terwijl hij genoot van baked shad en wat alcohol, vielen Sheridan en zijn commandanten de verdediging van Picket aan, waardoor de troepen van Picket werden gedecimeerd en duizenden gevangenen werden genomen. Toen de strijd twee mijl van de fish bake woedde, hoorden Picket en de andere commandanten niets. Laat in de middag besloot Picket een koerier te sturen om zijn mannen te controleren. Terwijl de koerier in de verte wegreed, konden de generaals tot hun afschuw zien dat hun koerier gevangen werd genomen door de oprukkende Noordelijke troepen. Picket sprong op zijn paard en reed naar zijn mannen, maar het was te laat.
de Zuidelijken leden een grote nederlaag — een die het einde van de burgeroorlog zou versnellen. Picket en zijn commandanten werden gevangen in een akoestische schaduw. Die middag, terwijl de generaals dachten dat ze genoten van een rustige, rustige, ontspannende vis bakken, was hun wereld aan het instorten.In 1951 liet de regering van de Verenigde Staten een atoombom ontploffen op vijf kilometer afstand van Las Vegas. De test verbrijzelde ramen in Las Vegas. De testers ontdekten dat de geluidsgolven van de bom zes keer naar boven en naar beneden braken voordat ze de Las Vegas raakten. De golven werden naar boven gebroken in de atmosfeer en vervolgens naar beneden terug naar het aardoppervlak om de elf mijl.
het berekenen van de geluidssnelheid bij verschillende temperaturen
de geluidssnelheid bij 0 graden Celsius is 331 m / s. voor elke 1 Graden Celsius opgeteld neemt de geluidssnelheid toe. Hier is de formule voor het berekenen van de toename van de snelheid:
C = (331 + 0.6T)m/s
C = de nieuwe snelheid van het geluid
T = de temperatuur in graden Celsius
Voor het berekenen van de snelheid van geluid in lucht bij 30 graden:
C = (331 + 0.6 × 30) = 349 m/s
Op 30 graden Celsius, de snelheid van het geluid is 349 m/s.
Conclusie
Als milieu-ingenieurs kijken naar het minimaliseren van industriële geluidsoverlast voor de omliggende gemeenschappen moeten zij rekening houden met het concept van geluidsgolven breking en de akoestische schaduw effect. Het industriële lawaai in de onmiddellijke omgeving van de fabrieken zal ‘ s nachts groter zijn dan overdag.
bekijk de olieraffinaderij in onderstaande foto. De omringende gemeenschap zal weinig van de geluiden horen die van de stapels hoog boven de raffinaderij tijdens de dag worden uitgezonden. De geluidsgolven van deze bronnen zullen uiteindelijk opwaarts breken. Gemeenschappen op vele kilometers afstand zullen hier dit lawaai. Echter, tijdens de nacht is een ander verhaal. Deze golven zullen recht op de Gemeenschap worden gebroken.
stel dat een stapel geluidsgolf 20 meter boven de grond uitstraalt. Ingenieurs moeten de brekingshoek berekenen om te bepalen hoe ze dit fenomeen het best kunnen bestrijden en uiteindelijk decibelniveaus kunnen verlagen tot de omringende gemeenschap. In een vervolgartikel, “voorgestelde Wiskunde Voor het breken van geluidsgolven,” zullen we nieuwe wiskunde voorstellen die wordt gebruikt om de en hoek van het breken (buigen) van geluidsgolven te berekenen. Later dit jaar zijn we ook van plan om een experiment uit te voeren dat vergelijkbaar is met het experiment uitgevoerd door Osborne Reynolds in de 1800 ‘ s. Kijk voor dit artikel ergens in September, 2015.