1樓：wanghonyu
問題在於（1）介質區域性小塊的速度，是分子（小球）速度的平均值。正常情況下分子速度是隨機的，平均值是0，你可以把幾個分子速度加速去轟擊前面的分子，但是被一大堆分子平均，最後沒什麼效果。（2）聲波傳播的是乙個振動訊號，要來回振動，就算你搞一小團分子極高速度向前，推走的氣體分子速度也許會快點，但是回來的速度還是不夠。。。。
2樓：
雖然以下兩種假設均不嚴謹，
但是聲波運動的過程，可以向兩個方向去假設簡化
一種假設是：離開一定距離的等質量剛性小球」你撞撞我，我撞撞你，傳遞運動形式。這接近你的理解。
另外一種是，一群連續由彈簧連線起來的等質量剛性小球，你推推我，我推推你，傳遞運動形式。
第一種理解，第乙個小球初速度為v，碰撞過程，瞬間傳遞運動，不需要時間，消耗的時間的，是速度v經歷兩個小球距離的時間。運動結果是，傳遞時間和你設想的一致，距離/v,，聲速就是V，其運動結果是，近處的小球全部有了一段位移，然後速度變為0.遠處某乙個小球保持著v的速度
第二種，我們做個更簡單的模型假設，我們假設兩個質量m的小球靠著L長的彈性k的彈簧連著，其中乙個小球初速度為v，另乙個是0
為了便於分析計算，改變一下座標系，
變成了，1/2V的座標系中，兩個小球以1/2V和-1/2V的速度對稱的對撞，顯然這樣是乙個對稱兩組簡諧運動，其週期和速度是無關的，很快，兩個小球的速度變成-1/2V和1/2V的時候，也就是完成了半個週期的簡諧運動時候：
在0座標系當中，就相當於速度變成了0和v，速度狀態發生了傳遞。
這個過程，所消耗的時間，是簡諧運動的半週期，路程是L。
傳遞速度壓根就和初速度沒關係。
通過觀察法，我們知道，第一種碰撞的想法，就是扯犢子。第二種好像靠譜一點。
3樓：萌叔哦賣糕
關於物理方面的解釋， @Markus Sheng 已經開了個頭。確實，用公式來解答：聲速的公式裡並沒有出現聲頻率，所以就可以說明聲速和頻率是沒有算數關係的。
對於初中的孩子來說，這個就足夠了。
我十分明白題主的問題。這個問題其實我在之前的很多回答裡都解答過，如果題主有時間，可以看看我以往回答問題的存檔。
用小球來比擬空氣中傳遞聲波的最小空氣粒子單位，對給初中孩子解釋聲學現象來說是個很妙的方法。但是，這裡也要注意小球和空氣團之間的區別。如果不認識到這種區別就會走火入魔，讓老師自己披頭散髮不能自拔。
於是就來求助知乎了。
小球彼此之間的碰撞從巨集觀的角度來看是有接觸的，因為這種接觸的距離相對於小球的尺寸來說可以忽略不計，所以我們就能認為小球是接觸到一起了。然而事實並不是這樣。如果我們用你我之間的一排小球來比喻聲波的傳遞，那麼這個聲波永遠是0Hz：
因為小球能被我推出去，它推動下乙個，下乙個再推動下乙個……直到最後乙個小球砸到你身上。但我沒有能力把小球再拉回來。所以，這根本就不是乙個振動，因為它連乙個振動週期都無法完成，所以頻率是0Hz。
如果現在再把小球換成空氣粒子，那這個只推不拉的物理現象就不叫「聲音」，而叫做「颳風」。我可能可以拉回來我附近的乙個小球，但這個小球對下乙個小球只有推的能力，沒有拉的能力。相比之下空氣粒子之間不僅有排斥力，還有吸引力。
所以它們不僅能彼此推開，還能彼此拉扯。這就是巨集觀物體和微觀粒子之間的區別。
我們知道，從微觀角度來說，兩個粒子要真的接觸到一起了，那就是化學變化了（或者核爆）。我們平時以為和愛人親嘴是個很親密的動作，但其實我們嘴唇上的分子並沒有真的接觸。如果真的接觸就麻煩了，因為接吻之後我們的嘴就長在一起了。
這才是真正的微觀尺度的接觸。
空氣中的各種氣體分子、空氣團在傳播聲音的時候，和小球一樣符合兩個物理定律：慣性定律和能量守恆。這兩個定律對於聲學十分關鍵。
從這兩個規律出發，才能推導出聲速的公式。慣性定律講的是：粒子也有質量，所以像小球一樣，被推動的時候會保持運動狀態，直到這種運動狀態被外力改變為止。
能量守恆講的是：在聲學裡雖然粒子之間有互動，但它們因此而產生的熱量被忽略不計，所有的能量傳遞都以振動的方式發生。所以在聲學裡我們不考慮空氣粒子之間的摩擦生熱對於聲能的削減，而將空氣看成一種不會發熱的理想氣體，聲能量密度只與傳播距離有關。
這就是：小球之間有接觸，而空氣粒子之間並沒有接觸。所以雖然我們將聲波叫做機械波，但空氣粒子之間的互動和小球之間的機械互動不能一比一照搬。
空氣粒子之間的排斥和吸引作用力，這個我們叫范德華力。而小球之間碰撞的相互作用力就不能叫范德華力。用通俗一點的語言來說，分子之間的相互作用力就像兩個不接觸的磁鐵之間的作用力一樣，有點「遠距離感應」的意思。
既然是感應，就可以把它當成彈簧。那麼，可以想象你和小朋友之間的小球，是用彈簧連線起來的（然而既然有彈簧了，那要不要小球也無所謂了）。所以，乙個振動通過這個系統傳遞出去，起決定作用的是彈簧，而不是振動本身的速度。
那麼將彈簧翻譯到空氣的性質，其實就是空氣常數R和空氣溫度T了。這兩個值我們可以看到，在聲速的公式裡起決定作用。
說得再淺顯一點：你和小朋友之間連一根彈簧，並且約定，小朋友感受到彈簧的推拉力量之後要馬上報告。你可以發現，不管你推彈簧頻率是快還是慢，你的動作傳遞到小朋友處所花費的時間都是一樣的。
這個傳遞的速度不僅和頻率無關，和振幅也無關。只與彈簧的性質有關。
當然，這些都是在一定範圍內的推論。在極端情況下，比如當乙個聲源的聲壓級超過193dB的時候，在我們通常狀態下的空氣中就無法按照普通的狀況傳遞這個聲音了。因為它的壓強超過了大氣壓。
換到彈簧的情景，就好比你現在不是推動彈簧，而是在這一頭引爆了原子彈。
其實之前有人提過另乙個問題：如果有一根1光年那麼長的鐵桿子，我站在這頭，你站在那頭，我推動桿子的同時也向你發出乙個光訊號，那麼是否桿子會一瞬間就將動作訊號傳遞給你，而光訊號要一年後才能到達你？這個問題乍一看，似乎解決了長距離訊號傳輸的千古難題。
但其實它的答案令人尷尬：我推動桿子，等桿子那頭推動你的時候，其實也已經過去了至少1年的時間。因為固體內部的原子之間也並不是沒有間隙，它們之間的能量傳遞也不能超越光速。
考慮這一點：是否我推桿子的力量大一些，動作到達你的時間就會縮短了呢？
最後補充一點：聲音的訊號其實就兩個：頻率變化，以及振幅。這兩個東西都是可以通過彈簧模型傳遞的，但它們的大小和彈簧模型傳遞能量的速度都無關。
4樓：Markus Sheng
簡單說兩點：
第一，不要把質點震動速度和波速簡單的聯絡起來。這倆的關係需要嚴格的推導。而通常頻率不是指質點的震動頻率，而是波峰重複的頻率，題主在這裡有概念性錯誤。
第二，要解釋空氣中波速與頻率無關，需要從熱力學和能量守恆的角度出發，需要用到高等數學，對初中的孩子來說，超綱了。
其實這個問題，大學使用的聲學教材頭兩章幾乎都會講到，有興趣可以自行去看嚴謹的推導過程。
好吧，我去複習了一下教材上的推導過程，這還真不是初中的知識水平可以解釋清楚的，雖然我不知道現在初中的孩子物理和數學學到怎樣的深度了。
簡單點說可以從聲速的定義式直接來看
都不用去糾結裡面各項到底是什麼，只需要知道一點，從這個式子裡來看，聲速和聲源頻率完全沒有關係，解答完畢。至於要如何推導到這個式子，我比較笨，光看教材的推導過程就已經看了1個小時了……說幾個關鍵字吧，博伊爾馬略特定律，絕熱狀態方程，等壓變化和等容變化，泰勒展開，微分及不定積分。我反正任意乙個拎出來都是倒吸一口冷氣的。
最後，其實說到空氣中聲速和頻率無關這個事情，似乎有乙個詞來描述，叫做聲波在空氣中的傳播是「非色散」的，none-dispersive。這個其實對我們人的聽覺和語言來說很重要，因為如果不同頻率的聲波在空氣中傳播的速度不同，我們今天的聽力和語言也許完全不是這個樣子了。
更複雜的推導啥的我猶豫再三還是算了，我自己都沒耐心看。
打完收工。
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