Почему трудно кричать против ветра?

[Deynekin]

Первое, что приходит всем в голову, это: ветер сносит звук, так что слушатель с наветренной стороны акустически оказывается "дальше" от кричащего, а с подветреной - "ближе". Громкость же звука убывает с расстоянием - ну и...

А вот мы это "ну и..." сейчас на зуб числом возьмём. Пусть наблюдатели расположены на расстоянии 50 метров от источника, и сила ветра равна 10м/с - очень даже неслабый ветер (кто на виндсерфере гонял, подтвердит), хотя в процентах это всго лишь 3% от скорости звука.

Т.е., если бы "ну и..." было верно, то достаточно было бы наветренного наблюдателя расположить на 1.5м ближе, а подветренного - на столько же дальше, чтобы уравнять интесивность слышимого ими звука. Что явно противоречит наблюдаемому: при таком ветре на таком расстоянии наветренный наблюдатель вашего голоса вообще не услышит.

Итак: Почему трудно кричать против ветра?

[KP580BE51]

Итак: Почему трудно кричать против ветра?

Ветер, в рот попадает и создает избыточное давление.

[Rem700]

Потому что за счет неоднородной скорости ветра по вертикали (ветер сильнее дальше от земли) дисперсия звуковых волн такова, что при распространении против ветра волновой пакет отклоняется от земли вверх.

Подробности письмом(с)

[Nervous]

Если лить воду струёй против ветра, то она (струя) распыляется на множество капелек и до оппонента может не долететь ни капельки. Может и не совсем верная аналогия, но первое, что пришло в голову - ветер "распыляет" звуковую волну.

[KP580BE51]

Если лить воду струёй против ветра, то она (струя) распыляется на множество капелек и до оппонента может не долететь ни капельки. Может и не совсем верная аналогия, но первое, что пришло в голову - ветер "распыляет" звуковую волну.

Так звук не вода.

Моя верситя - воздух создает давление, кровь отливает от кричащих органов, и кричать в полную силу не получается. К примеру "ходить в туалет" против ветра тоже не рекомендуют.

[KP580BE51]

Потому что за счет неоднородной скорости ветра по вертикали (ветер сильнее дальше от земли) дисперсия звуковых волн такова, что при распространении против ветра волновой пакет отклоняется от земли вверх.

Когда поперек движения ветра, то тоже не сильно получается.

[LLena]

Если лить воду струёй против ветра, то она (струя) распыляется на множество капелек и до оппонента может не долететь ни капельки. Может и не совсем верная аналогия, но первое, что пришло в голову - ветер "распыляет" звуковую волну.

Так звук не вода.

Моя верситя - воздух создает давление, кровь отливает от кричащих органов, и кричать в полную силу не получается. К примеру "ходить в туалет" против ветра тоже не рекомендуют.

А если "кричащего" заменить на корабельный ревун - без рта, крови и давления оной. Кто тут серфингом занимается? Корабельный ревун как, услышите с наветренной стороны?

[KP580BE51]

А если "кричащего" заменить на корабельный ревун - без рта, крови и давления оной. Кто тут серфингом занимается? Корабельный ревун как, услышите с наветренной стороны?

Корабельный ревун, это помнится такая пластина с пневмоприводом и резонансом. Совершенно очевидно что ее эффективность становится ниже, когда повышеная плотность воздуха заставляет пластину колебаться не на частоте механического резонанса.

[Deynekin]

... первое, что пришло в голову - ветер "распыляет" звуковую волну.

Есть соблазн при очень большой натяжке в Ваших словах (""распыляет" звуковую волну") увидеть смысл близкий к тому, что перед Вами сказал Rem700 ("дисперсия звуковых волн"), но я не уверен, что Вы сами так думаете.

А потому: он прав (хоть и не сказал, как механизм работает - "подробности письмом"), а Вы, скорее всего, пока нет. Или объясните, пожалуйста, что такое "распыление волны".

Вопрос-подсказка: Почему волны набегают на берег всегда (более-менее) параллельно берегу, хотя далеко в море, откуда они пришли, они могут идти под любым углом? И в то же время: почему вдоль причальной стенки - т.е. там, где глубина меняется внезапно - фронт волны может иметь произвольное направление?

[KP580BE51]

Вопрос-подсказка: Почему волны набегают на берег всегда (более-менее) параллельно берегу, хотя далеко в море, откуда они пришли, они могут идти под любым углом? И в то же время: почему вдоль причальной стенки - т.е. там, где глубина меняется внезапно - фронт волны может иметь произвольное направление?

Как уже сказали, в верзху разница - 3% тоесть если внизу звук проходит метр, то вверху он пройдтет 0.97 метра. Тоесть будет загибаться вверх.
Если кричать по ветру, то если внизу он будет проходить 1м. то вверху он будет 1.03 проходить. Тоесть загибаться вниз. переотражаться от поверхности, тоже переотражаться итд.
Или еще вариант - ветер поднимает брызги, если кричать по ветру он они будут попадать в рот, и человек будет задыхаться. А если вместо человека использовать ревун, то брызги будут в него попадать и коротить ему электричество.

[wireless]

Потому что за счет неоднородной скорости ветра по вертикали (ветер сильнее дальше от земли) дисперсия звуковых волн такова, что при распространении против ветра волновой пакет отклоняется от земли вверх.

Подробности письмом(с)

Вроде как наоборот? Фронт волны всегда отклоняется в сторону меньшей скорости - то есть к земле в данном случае должно быть....

Я уж не помню точно как влияет скорость среды ( ветер) на амплитуду продольных волн ( громкость) , но думаю, что дело здесь не в физике, а в шуме который создает ветер - в результате соотношение сигнал / шум меньше и слышно хуже. Вспомните - когда человек кричит вам что то против ветра вы его как бы слышите прерывисто - типичные амплитудные всплески шумового спектра.


( Подумав минут 5...) В добавление в вышеуказанному...
Движение среды ( ветер) будет иметь эффект Допплера на частотный спектр крика - т.е сдвигать его в область более высоких частот в направлении против ветра - тем самым увеличивая затухание ( выше частота - больше затыхание)

Что из этих двух причин влияет больше ? Науке это неизвестно.

[Dimchik]

... первое, что пришло в голову - ветер "распыляет" звуковую волну.

Есть соблазн при очень большой натяжке в Ваших словах (""распыляет" звуковую волну") увидеть смысл близкий к тому, что перед Вами сказал Rem700 ("дисперсия звуковых волн"), но я не уверен, что Вы сами так думаете.

А потому: он прав (хоть и не сказал, как механизм работает - "подробности письмом"), а Вы, скорее всего, пока нет. Или объясните, пожалуйста, что такое "распыление волны".

Вопрос-подсказка: Почему волны набегают на берег всегда (более-менее) параллельно берегу, хотя далеко в море, откуда они пришли, они могут идти под любым углом? И в то же время: почему вдоль причальной стенки - т.е. там, где глубина меняется внезапно - фронт волны может иметь произвольное направление?

Я правильно понимаю, что вы намекаете на уравнение КдВ и всякую нелинейщину?

[kosmo]

Rem700 ответил на вопрос.

[Deynekin]

Я правильно понимаю, что вы намекаете на уравнение КдВ и всякую нелинейщину?

Нет, Dimchik, здесь нет никакой "экзотики" - всего лишь, как уже некоторые сказали, разворот волны в сторону области, где её скорость меньше. Нужно ввести в рассмотрение изменение скорости ветра по высоте, и эти "области" появятся.

Правда, раз уж я начал с численного опровержения самой первой гипотезы ("сдувает, акустически дальше"), то хотелось бы получить численное же подтверждение тому, что говорится сейчас ("разворот волны"). Если Rem700 своё письмо с подробностями вскорости не пришлёт, придётся, наверное, это сделать мне самому. Но не хотелось бы: не столько из-за лени (на бумажке уже всё заново выведено), сколько, чтобы не отнимать удовольствие у других. Подождём ещё немного...

PS Кстати, а что такое КдВ? - "Кортевега-де-Вриза"? "Коэффициент дистанционного волнообразования"? "Каскадно-допплеровское возмущение"?..

[Dimchik]

Deynekin,

Первое:) А про остальное я даже не знаю:)

[Deynekin]

А про остальное я даже не знаю:)

Ну ладно, тогда так:
Обозначим:
c - скорость звука в неподвижном воздухе;
W - скорость ветра;
G = ΔW/Δy[/i] - градиент нарастания скорости ветра по высоте.

Пусть имеем вертикальный участок звуковой волны, распространяющейся против ветра. За время dt точка фронта волны, расположенная на некой высоте y, пройдёт расстояние dl = (c - W)*dt, а точка, расположенная на δy выше, - расстояние (c - W - G*δy)*dt. Следовательно, фронт волны, пройдя расстояние dl = (c - W)*dt ~= c*dt , повернётся на угол dθ = G*dt, т.е. кривизна луча - линии распространения волны - есть

R = dl/dθ = c/G.

Причём, лучи, идущие против ветра, отклоняются вверх: для них, чем выше. тем меньше скорость волны, а идущие по ветру - вниз: для них всё наоборот.

Теперь так: пусть источник и приёмник звука расположены на одинаковой высоте h над землёй (h~2м). Если, как мы увидели, лучи искривлены, то существует "предельный луч", который коснётся земли и уйдёт вверх. Область позади точки касания между землёй и лучём - это область акустической тени, в неё звук не попадает: одни лучи прошли выше, другие перехвачены землёй.

Попробум вычислить, каков должен быть градиент ветра, чтобы это всё "работало". Пусть L - расстояние от источника до начала тени (точки касания, т.е. половина расстояния между источником и приёмником). Нетрудно показать, что при R>>h

h ~= L^2/(2R), т.е., подставляя сюда R, имеем связь

h = 0.5*(G/c)*L^2

(NB: скорость ветра W, как таковая, сюда не вошла - только её градиент G!; хотя, конечно же, в случае реального ветра эти величины пропорпоциональны одна другой.)

Итак, числа: h~2м, L~25м, c = 330м/с W/c~3%; тогда
R ~ 0.5*L^2/h ~ 150м (здраво: R>>h!), откуда
G = c/R = 330/150 ~ 2[(м/с)/м], что при скорости ветра 10м/с составляет прирост силы ветра 20% на метр высоты. - Мне такие числа кажутся вполне реальными.

Первостепенные выводы:
Важны два фактора: наличие градиента скорости по высоте и присутствие земли. Отсюда умозаключаем ("далеко простирает наука длани свои"):
1. Для перекрикивающихся велосипедистов - нет градиента скорости ветра - эффекта быть не должно. (Проверить нвнешним же летом!)
2. Для перекрикивающихся монтажников-высотников - нет экранирующей земли - эффекта быть не должно. (Поспрашивать "бывалых"!)

На сегодня - всё. Спасибо за внимание. Если интерес не угаснет, завтра поговорим о миражах, далёком распространении звука над водой, набегании волн на берег и подводных хребтах-волноводах.

[Dimchik]

А про остальное я даже не знаю:)

Ну ладно, тогда так:

Я, вообще-то, "Коэффициент дистанционного волнообразования" и "Каскадно-допплеровское возмущение" имел ввиду:))

[Deynekin]

Я, вообще-то, "Коэффициент дистанционного волнообразования" и "Каскадно-допплеровское возмущение" имел ввиду:))

- А-а, я об этом я тоже "впервые слышу". Извините, если попусту утомил.