Как звучит звук с бесконечной частотой Гц?

Нет такого понятия, как «бесконечный герц». Уравнение для расчета частоты с доплеровским сдвигом не работает, когда излучатель движется со скоростью звука или быстрее, чем скорость звука. Что на самом деле происходит, когда объект движется так быстро, так это то, что звуковые волны собираются вместе и образуют ударную волну. Это то, что создает звуковой удар.

Во-первых, важно помнить, что такие модели — всего лишь модели. Большинство уравнений распространения волн, которые вы используете, предполагают линейную среду переноса... то есть атмосферу.

Когда вы попадаете в экстремальные ситуации, такие как ваша бесконечная частота, эти предположения начинают полностью разрушаться. Они перестают быть хорошими моделями того, как устроен мир. Таким образом, вам нужно переопределить проблему в терминах, которые лучше улавливаются.

Возьмите звуковой удар в качестве примера. Мы предполагаем, что «информация о давлении не может распространяться быстрее, чем скорость звука в среде». Мы также предполагаем, что все объекты имеют «пограничный» слой частиц газа с нулевой относительной скоростью по отношению к объекту. Соедините их вместе с объектом, движущимся со скоростью более 1 Маха, и что-то должно отступить. Вы не можете достичь всех этих целей одновременно. Что в итоге происходит? Мы получаем «ударную волну» толщиной в несколько нанометров, где мы не можем использовать наши простые волновые механические модели атмосферы. Мы должны рассматривать молекулы в воздухе как отдельные частицы во всей их красе, и возникают всевозможные забавные эффекты. Все ведет себя разумно по обе стороны этой границы,

Итак, признавая, что модели почти наверняка сломаются, что происходит в вашем случае бесконечной частоты? Первый вопрос заключается в том, как мы определяем волну, на которую вы хотите смотреть? У нас недостаточно информации. Частоты не хватает. Вам также нужна амплитуда или энергия, если вы хотите поговорить о том, как что-то будет звучать.

А что, если оставить амплитуду постоянной и увеличить частоту до бесконечности? Что ж, ответ в том, что вы разрываете вселенную на части. Мощность волны пропорциональна как квадрату амплитуды, так и квадрату частоты:$P\propto (Af)^2$. Если вы просто увеличиваете частоту до бесконечности, удерживая A постоянной, ваша мощность неограниченно возрастает. Если эта волна больше, чем одна точка, это означает неограниченную плотность энергии. Вы начинаете сталкиваться с релятивистскими эффектами и в конечном итоге либо поглощаете вселенную черной дырой, либо иным образом разрываете пространство-время, каким мы его знаем! Давайте не будем этого делать.

Так что же произойдет, если вы будете поддерживать постоянную энергию, чтобы избежать этого релятивистского кошмара? Ну, чтобы сделать это, когда частота растет, амплитуда должна уменьшаться. При бесконечной частоте амплитуда должна быть равна нулю, поэтому частицы в среде не перемещаются на сколько-нибудь значимое расстояние.

Это явно нарушит многие допущения волнового уравнения. Будет трудно утверждать, что молекулы, сталкивающиеся друг с другом с огромной, но конечной скоростью, будут осмысленно распространять волну бесконечной частоты. Реально говоря, газы будут демонстрировать в этом отношении высокочастотный спад. Они будут ослаблять волны, когда они достигают более высоких частот.

В результате ваша бесконечная частота волны с некоторыми разумными предположениями, чтобы заполнить недостающие части, будет звучать вообще как ничто. Он не будет осмысленно передаваться по воздуху, потому что среда ослабляет такие частоты.

И даже если он донес звук до вашего уха, ваше ухо также ослабляет высокие частоты. В него встроено полосовое поведение, которое не позволяет нам слышать звуки выше примерно 22 кГц.

Tpg2114 прав. Это звуковой удар. Все волновые фронты перед самолетом собираются и складываются, и вы слышите удар. Он путешествует вместе с самолетом. Пройти мимо него — все равно что пройти через барьер из-за высокого давления там. Как только вы пройдете его, звуковой удар останется позади самолета.

См. его на http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/doppler/doppler.html .

И на самом деле при бесконечных герцах воздух не будет вибрировать, поэтому мы ничего не услышим. И даже если это так, наш слух только до 20 кГц. Это будет похоже на прохождение постоянного тока через динамик, мембрана вибрирует, но, к сожалению, мы ничего не слышим!