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  • 1 # 使用者1393234690009

    我們來舉一個例子。 一個人短促地大喊了一聲。 那麼沒有風的情況下, 聲音在空氣中就像水中的漣漪向外擴散, 我們姑且把這個波稱為球面波(其實這個用法不準確)。 音量(振幅平方)隨半徑 平方反比縮小(因為球的表面積與 成正比)。 為了簡化問題我們不考慮地面的反射(即使有反射, 結論依然成立)。

    如果有風(假設處處勻速), 那麼這個球面波的整體就會隨風運動, 球心的運動速度就是風速, 增加的速度仍然是音速。 這是因為聲波(或任何機械波)的速度是相對於介質的, 而聲音的介質就是空氣。 這樣, 處於風下游的人就能在更短的時間內與球面波相遇。 而時間短就意味著球面波此時的半徑 更小, 所以音量也就比無風的時候更大。

    綜上, 對於下游的接收者來說, 風既可以讓聲波更快, 也可以讓接收者聽到的音量更大。 但是注意這裡有一個程度的問題, 考慮到一般的風速遠比聲速要小, 這個效應一般比較小。 下面我們會看到 6 級大風也只能使音量增加 6%。

    定量分析

    我們仍然假設地面無反射, 令聲速為 , 風速為 , 兩個人之間的距離為 , 音量(注意這裡並不是用的分貝)為 ( 為一常數)。

    那麼沒風的情況下( ), 下游的接收者與聲波相遇所需的時間為 , 球面波的圓心固定不動, 半徑 , 音量為 。

    有風的情況下( ), 下游的接收者與聲波相遇所需的時間為 , 球面波半徑為 , 音量為

    所以傳播時間的比為

    音量的比為

    假設風速為 (6 級大風), 標準音速為 , 那麼 , 也就是音量大了 6%。

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