אקוסטיקה תרמית
מבוא:
עוצמת השמע של מקורות קול רחוקים, משתנה בתנאי מזג אוויר שונים. דוגמא יומיומית אפשרית, הינה אזעקה מהבסיס הקרוב המשודרת בעוצמה קבועה ונשמעת בעוצמה שונה בהתאם לתנאי הטמפרטורה: עוצמה נמוכה ביום חם, ובעוצמה מוגברת כאשר קר. במחקר זה רצינו להכיר את מנגנון ההשפעה, להבין את הפרמטרים השולטים, לבדוק האם ניתן למדוד תופעה זאת בשדה, והאם ניתן להמחיש תופעה זאת במודל מעבדתי בו ניתנים לשליטה הפרמטרים הנכונים. בנוסף נבדוק האם ניתן ליצור מודל ממוחשב שיוכל לנבא את תוצאות הניסויים, או לכל הפחות להתאים לנמדד.
עקרונות פיזיקליים:
גלי קול
מהירות הקול
לחץ אוויר
גז אידיאלי
שאלת מחקר
האם שינויי הטמפרטורה בשכבות האוויר השונות גורמים לשינוי בעוצמת גלי הקול?
ובמידה ואכן כן, מה המנגנון הדומיננטי להסבר התופעה?
מסקנות:
הנחת היסוד שלנו במחקר הייתה שהטמפרטורה משפיעה על מהירות הקול ושבשבירת גלי הקול מתקיים אפקט דומה לאפקט המיראז' שמתקיים בגלי אור. במהלך העבודה אימתנו את נכונותה של המשוואה הבסיסית שמתארת את הקשר בין הטמפרטורה למהירות הקול. לאחר מכן הראנו כי מעבר גלי הקול בגראדיינט טמפרטורה חיובי (קר למטה וחם למעלה), גורמת לעיקול אלומת גלי הקול כלפי מעלה- כי לאוויר החם יש מקדם שבירה נמוך יותר מאשר לאוויר הקר, לכן זווית השבירה ביחס לאנך תהיה יותר גדולה!
שינויי הטמפרטורה אכן גורמים לשינוי בעוצמת הקול- השינוי בעוצמה נגרם מהיסט אלומת גלי הקול, לפי חוק סנל, ודומה מאוד לתופעת המיראז' שמתקיימת בגלי אור.