大気中を音が伝わるメカニズムについて質問です。

質問

大気中を音が伝わるメカニズムについて質問です。

大気中を音が伝わるメカニズムを微視的立場から見た場合、
大気中の分子が玉突きのように次々と他の分子にぶつかっていく、という理解で良いのでしょうか？

回答No.3

gamma_46 · ベストアンサー

YESでもありNOでもあります。
（単純に考えているのであれば間違いですが、本質は衝突です）
音の伝播は別の言葉で言うと、（気体や固体中の）ある場所で圧力に変化を与えた後で、その周りに現れる（伝わる）圧力変化です。例えば気体の圧力は分子や原子の密度と温度の積で表されます。従って密度が高くても絶対零度の温度では圧力がゼロなので音は伝わりません。
温度がゼロでない時は、分子や原子がでたらめに動いているので、ある時間経つと互いに衝突し、周辺に運動量とエネルギーを伝え、周りの圧力を上げます。（元の場所はどうなるでしょう？）このようにして、音は四方八方に伝わります。このメカニズムがわかれば、音速は熱速度（温度の平方根）だけに比例して、密度には無関係な事が分かるでしょう。

ここで書いたモデルが理解できれば、分子の熱速度を乱数で与えて、衝突の時の保存則を使えば手持ちのPCでも簡単に計算できます。温度がゼロのときの様子もわかるでしょう。計算の領域と時間ステップの大きさと平均自由行程、平均衝突時間（密度と温度で変わります）に気をつけてください。

お礼

ご回答いただきありがとうございました。

回答No.2

tetsumyi

音を微視的立場から見ることに無理があります。
空気の圧力の変化が伝播して行くのですから、分子レベルで考えるとすれば分子の衝突運動が圧力となって、それがどのように移動するかスーパーコンピュータによるシュミレーションをすることになるのではないでしょうか？

お礼

ご回答いただきありがとうございました。

回答No.1

spring135

音波の種類によります。

ピストルのようにドンという音は一回きりのパルス状の波です。

音楽は音程やリズムは変わりますが連続波です。

連続波として大気中を伝わる音波は縦波だけで粗密波とも言われます。
圧縮される部分と希薄になる部分が交互に規則正しく表れるイメージです。
縦波は横波に比べて慣れないとビジュアルイメージの構成が少し困難です。
横波は進行方向に対して変位が垂直で、イメージしやすいので、縦波もこれで代用するようなことをやります。

パルス波は連続波の一部分にパルス状のゲートを掛けた感じです。ゲートの中では連続波と同じ周波数の振動です。

「玉突き」によって粗密部分ができるのであればアナロジーが成り立つかもしれません。

お礼

ご回答いただきありがとうございました。