在高原聲音傳播速度會(huì)變慢？ 《張朝陽的物理課》告訴你音速和它有關(guān)

11月19日消息，“我們都知道音速是340米/秒，比光速慢很多。那么音速是怎么來的呢？音速和什么有關(guān)系？去了拉薩或雪山頂，空氣稀薄，音速會(huì)變化嗎？”在網(wǎng)友回答“會(huì)有變化”時(shí)，“物理播主”張朝陽也提出疑問，“大家都覺得音速會(huì)變慢。那么真的是這樣嗎？”

11月19日12時(shí)，《張朝陽的物理課》第五期開講，搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮(zhèn)搜狐視頻直播間，從牛頓定律出發(fā)，計(jì)算音速、推導(dǎo)波動(dòng)方程。

張朝陽先從牛頓定律F=ma算起，假定X軸是聲音傳播方向，某一個(gè)x點(diǎn)有一段垂直于傳播方向的小空氣柱，面積是A，寬度為h，體積為A*h，質(zhì)量密度為ρ。當(dāng)在x點(diǎn)迎來一個(gè)波，空氣柱相對(duì)x點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生位移，移動(dòng)的位移滿足牛頓定律，可以用函數(shù)來表現(xiàn)，并得到第一個(gè)方程。“這是空氣小窄條的牛頓定律的表現(xiàn)方式。”

隨后，張朝陽算了關(guān)于壓強(qiáng)變化和密度的關(guān)系，計(jì)算了密度和波函數(shù)的關(guān)系，最后導(dǎo)出波函數(shù)隨時(shí)間變化的二階導(dǎo)數(shù)，以及聲音在空氣中的波動(dòng)方程，并確定波動(dòng)方程的系數(shù)。

于是課程開頭的提問有了答案：音速與絕對(duì)溫度的平方根有關(guān)。低溫時(shí)，音速會(huì)慢點(diǎn)，高溫時(shí)，音速會(huì)快點(diǎn)。比如，在哈爾濱零下30℃時(shí)，音速大概損失10%；如果是在40℃的桑拿房，音速大概增加5%。不過，正常情況下，人類無法通過感官直接感受到音速變化。所以，在空氣稀薄程度不同的平原、拉薩或雪山，人們感受到的音速差別不大。

今天的直播課程難度較大，使用了大量的微積分知識(shí)。張朝陽提醒網(wǎng)友，為了用最根本的原理解決問題，課程會(huì)涉及大學(xué)、中學(xué)物理和數(shù)學(xué)，會(huì)比較難。但“聽不懂沒關(guān)系?？梢园盐抑v的分解成模塊，一個(gè)不懂，聽下一個(gè)，不要卡住。”

實(shí)際上，網(wǎng)友還可在搜狐視頻“關(guān)注流”觀看直播回放，通過“直播白板”復(fù)習(xí)。也有“課代表”將每堂課的筆記，發(fā)布在搜狐新聞客戶端“關(guān)注流”上，便于網(wǎng)友查漏補(bǔ)缺。

自11月5日開始，《張朝陽的物理課》已直播五期。在第一、第二課中，張朝陽科普了“力”和“速度”，并現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算出馬斯克的飛船和中國空間站每日繞地飛行的圈數(shù)；第三、四課的內(nèi)容則一脈相承，和“振動(dòng)”相關(guān)，科普了可見光的基本知識(shí)，解釋了早中晚太陽顏色不一樣的原因，以及天空呈現(xiàn)藍(lán)色的秘密。今天的第五課，則引發(fā)了關(guān)于聲音速度的大討論。

《張朝陽的物理課》不僅解釋了生活中常見現(xiàn)象背后的原理，還層層深入，將知識(shí)點(diǎn)落到物理公式上。他通過第一宇宙速度、第二宇宙速度、庫倫定律、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等，層層遞進(jìn)，步步演算，得出了瑞利散射、單擺、物理擺的公式。

觀察生活現(xiàn)象+解釋背后原理+推導(dǎo)演算公式，結(jié)合五期《張朝陽的物理課》可以看出，直播課程都是從日?，F(xiàn)象引入，先幫助網(wǎng)友理解現(xiàn)象，提升興趣，接著“透過現(xiàn)象看本質(zhì)”，解釋物理知識(shí)，反過來解決生活中的問題。

這也印證著課堂開始的觀點(diǎn)：“物理是算出來的，玄乎其玄的科幻概念和實(shí)證有區(qū)別。”張朝陽認(rèn)為雖然物理并不輕松，但每個(gè)人不應(yīng)該覺得自己可能學(xué)不會(huì)一件事而不去學(xué)，恰恰相反，聰明在于過程，看起來枯燥的物理知識(shí)如果經(jīng)過分解后再理解，并不一定比生活中的事更困難。張朝陽鼓勵(lì)網(wǎng)友應(yīng)該打破思維的邊界，科學(xué)學(xué)習(xí)，希望每個(gè)人都能對(duì)這個(gè)世界充滿更多的好奇心與勇氣。

據(jù)了解，在未來課程中，張朝陽還會(huì)科普空氣作為理想氣體的性質(zhì)、潮汐的秘密等日?，F(xiàn)象中涉及到的物理知識(shí)。通過設(shè)置一個(gè)個(gè)話題，以深入淺出的講解方式，利用物理學(xué)解釋生活現(xiàn)象，達(dá)到專業(yè)人士認(rèn)可，普通人能聽懂的效果，借此激發(fā)科學(xué)學(xué)習(xí)的熱潮。該課程將于每周周五、周日12時(shí)在搜狐視頻直播。

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