Большая Советская Энциклопедия (СК)
Шрифт:
Г. М. Шинкарёв.
Скорость
Ско'рость в механике, одна из основных кинематических характеристик движения точки, равная численно при равномерном движении отношению пройденного пути s к промежутку времени t, за который этот путь пройден, т. е. v = s/t. В общем случае v = ds/dt, а как вектор v = dr/dt, где r — радиус-вектор точки. Направлен вектор С. по касательной к траектории точки. Если движение точки задано уравнениями, выражающими зависимость её декартовых координат х, у, z от времени t, то
Скорость движения поездов
Ско'рость движения поездов, один из важнейших показателей работы ж.-д. транспорта, выражающий количество километров, проходимых поездом в единицу времени (обычно час или сутки). Различают конструкционную, ходовую, техническую, участковую, маршрутную и итоговую С. доставки грузов и пассажиров.
Конструкционная — максимально возможная С. движения локомотива в наиболее благоприятных условиях. Ходовая — средняя С. движения поезда в границах участка без учёта времени на его разгон и замедление. В СССР по условиям безопасности движения С. движения гружёных поездов ограничена 90 км/ч, порожняковых составов — 100, пассажирских поездов — 120—140; на линии Ленинград — Москва — 160—200 км/ч. Техническая— средняя С. движения поезда с учётом времени на разгон и замедление движения, связанного с остановками; она значительно меньше ходовой С. Участковая (коммерческая) — средняя С. движения поезда между смежными техническими (деповскими) станциями с учётом времени простоя поезда на промежуточных (линейных) станциях. В СССР средняя техническая С. движения поездов 47—50 км/ч, средняя участковая грузовых поездов 34—35 км/ч. Маршрутная — средняя С. движения поезда на всём пути следования от пункта его формирования до пункта расформирования. Различается по видам движения (грузовое, пассажирское), по направлениям (двухпутные, однопутные линии), на электрической, тепловозной или паровозной тяге и др. Итоговая — средняя С. продвижения груза по железным дорогам от момента принятия груза к перевозке до момента доставки его в пункт назначения, включая простои в пути следования. Итоговая С. доставки пассажиров обычно определяется расписанием движения соответствующих поездов.
Е. Д. Хануков.
Скорость звука
Ско'рость зву'ка, скорость распространения какой-либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости . С. з. обычно величина постоянная для данного вещества при заданных внешних условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и С. з. зависит от частоты, говорят о дисперсии звука .
Для газов и жидкостей, где звук распространяется обычно адиабатически (т. е. изменение температуры, связанное со сжатиями и разряжениями в звуковой волне, не успевает выравниваться за период), выражение для С. з. можно представить, как
где Кад — адиабатический модуль объёмного сжатия, r — плотность, bад — адиабатическая сжимаемость, bиз = gbад — изотермическая сжимаемость, g = cp /cv — отношение теплоёмкостей при постоянном давлении cp и при постоянном объёме cv .
В идеальном газе С. з.
(формула Лапласа), где r — среднее давление в среде, R — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура, m — молекулярный вес газа. При g = 1 получаем формулу Ньютона для С. з., соответствующую предположению об изотермическом характере процесса распространения. В жидкостях обычно можно пренебречь различием между адиабатическим и изотермическим процессами.
С. з. в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, как правило, чем в твёрдых телах, поэтому при сжижении газа С. з. возрастает. В табл. 1 и 2 приведены значения С. з. для некоторых газов и жидкостей, причём в тех случаях, когда имеется дисперсия С. з., приведены её значения для малых
Табл. 1. — Скорость звука в газах при 0 °C и давлении 1 атм
| Газ | с , м/сек |
| Азот | 334 |
| Кислород | 316 |
| Воздух | 331 |
| Гелий | 965 |
| Водород | 1284 |
| Метан | 430 |
| Аммиак | 415 |
С. з. в газах растет с ростом температуры и давления; в жидкостях С. з., как правило, уменьшается с ростом температуры. Исключением из этого правила является вода, в которой С. з. увеличивается с ростом температуры и достигает максимума при температуре 74 °С, а с дальнейшим ростом температуры уменьшается. В морской воде С. з. зависит от температуры, солёности и глубины, что определяет ход звуковых лучей в море и, в частности, существование подводного звукового канала.
Табл. 2. — Скорость звука в жидкостях при 20° С
| Жидкость | с , м/сек |
| Вода | 1490 |
| Бензол | 1324 |
| Спирт этиловый | 1180 |
| Четырёххлористый углерод | 920 |
| Ртуть | 1453 |
| Глицерин | 1923 |
С. з. в смесях газов или жидкостей зависит от концентрации компонентов смеси.
С. з. в изотропных твёрдых телах определяется модулями упругости вещества и его плотностью. В неограниченной твёрдой среде распространяются продольные и сдвиговые (поперечные) волны, причём фазовая С. з. для продольной волны равна
а для сдвиговой
где Е — модуль Юнга, G — модуль сдвига, g — коэффициент Пуассона, К — модуль объёмного сжатия. Скорость распространения продольных волн всегда больше, чем скорость сдвиговых волн (см. табл. 3).
Табл. 3. — Скорость звука в некоторых твердых телах.
| Материал | cl, м/сек, скорость продольной волны | ct , м/сек, скорость сдвиговой волны | сlст , м/сек, скорость звука в стержне |
| Кварц плавленый | 5970 | 3762 | 5760 |
| Бетон | 4200—5300 | — | — |
| Плексиглас | 2670—2680 | 1100—1121 | 1840—2140 |
| Стекло, флинт | 3760—4800 | 2380—2560 | 3490—4550 |
| Тефлон | 1340 | — | — |
| Эбонит | 2405 | — | 1570 |
| Железо | 5835—5950 | — | 2030 |
| Золото | 3200—3240 | 1200 | 2030 |
| Свинец | 1960—2400 | 700—790 | 1200—1320 |
| Цинк | 4170—4210 | 2440 | 3700—3850 |
| Никель | 5630 | 2960 | 4785—4973 |
| Серебро | 3650—3700 | 1600—1690 | 2610—2800 |
| Латунь Л59 | 4600 | 2080 | 3450 |
| Алюминиевый сплав АМГ | 6320 | 3190 | 5200 |