Требуется ли больше времени, чтобы низкочастотные звуки достигли слушателя?

Я думаю, вы забываете, что более высокая частота также заставит частицы возвращаться быстрее при движении мембраны динамика. Звук — это волна, а скорость распространения волны — та, которую вы собираетесь измерять.

Скорость звуков обеих частот после того, как они покидают источник, одинакова.

Но если вдаваться в подробности - подумайте об одном импульсе двух частот. Для генерации импульса более низкой частоты требуется больше времени, чем для импульса более высокой частоты. Таким образом, низкочастотный импульс длится намного дольше в пункте назначения. Не потому, что он медленнее двигался по воздуху, а потому, что медленнее генерировался. Более продолжительный пульс может создать впечатление более медленного пульса.

У меня нет ответа, но я предлагаю простой и легкий в выполнении эксперимент, чтобы найти ответ, поскольку данные ответы немного противоречивы или неуверенны в себе.

Возьмите звуковой генератор (например, бумбокс или простой велосипедный звонок и даже велосипедный гудок) в место, где есть прямой доступ к дальней стене, по крайней мере, на расстоянии 2-300 метров. Звук обоих одновременно и слушать эхо возвращается. Если существует существенная разница между скоростью распространения высокочастотных и низкочастотных звуков, то «более быстрый» звук должен быть слышен чуть раньше «более медленного».

Между прочим, я не согласен с теорией «больше времени для генерации», обычно применяемой к грому и тому, как он звучит для человека на некотором расстоянии. Если вы находитесь ПОБЛИЗОСТИ от удара молнии, вы НЕ услышите сначала высокочастотный звук, а затем, через несколько секунд, низкочастотный звук. Они не генерируются позже. Они оба генерируются мгновенно. Я имею в виду, почему они получают разное время генерации? Молния не длится секунды, тогда как глубокие звуки длятся до десяти секунд на некотором расстоянии от молнии до человеческого уха.

Я думаю, что происходит то, что глубокие звуки имеют большую склонность быть отраженными самой средой, которая их несет. Подобно эффекту Прингера-Хоффштейнера, сама волна создается и ведет себя упруго, а не только прямолинейно. Он толкает воздух вперед, который отбрасывает часть звука назад, а тот снова выталкивается вперед. Отсюда и эффект более продолжительного, гораздо более продолжительного раската грома молнией, в то время как звуки высокой частоты не обладают большой энергией, поэтому имеют пренебрежимо малый эффект Прингера-Гоффштайнера.

Это объяснение молнии не объясняет, что распространяется быстрее, звук с более низкой или более высокой частотой. Они могут распространяться с той же скоростью, но поскольку глубокие звуки удлиняются, их интенсивность может распространяться, и они могут достигать слушателя одновременно с высокими звуками. потеря амплитуды из-за демпфирования; и низкочастотный сигнал может изначально приходить одновременно с высоким, но из-за демпфирования и рассеивания его энергии на более длительный временной интервал он может быть приглушен или просто не восприниматься человеческим ухом.

Скорость звука в воздухе практически не зависит от частоты (в бытовых условиях, в диапазоне слышимости).

Если взять рассуждение, приведенное в OP: молекулы в воздухе на самом деле не распространяются очень далеко, а скорее сталкиваются с другими молекулами (см., например, обсуждение в этой ветке ). Вот почему звук может быть описан в терминах гидродинамики, т. е. в терминах величин, усредненных по многим миллионам молекул, таких как плотность и давление воздуха. Тогда скорость звука определяется выражением