Брзина звука

Из Википедије, слободне енциклопедије

Брзина звука у ваздуху при нормалним условима износи око 340 метара у секунди (1224 километра на сат). Брзина се мења у зависности од средине кроз коју пролази (ваздух, вода...). Уопштено говорећи, имајући у виду еластичност супстанцијалних средина може се уочити правилност у односу брзина кроз средине одређених агрегатних стања. Тако се звук, по правилу најбрже простире кроз чврсте средине, нешто спорије кроз течне, а још спорије кроз гасовите.

Брзина звука у вакууму[уреди]

Брзина звука у вакууму једнака је нули. Пошто је за простирање механичких таласа потребна супстанцијална средина, која за разлику од вакуума поседује еластичност, механички таласи, у које се убраја и звук се не простиру кроз вакуум.

Брзина звука у чврстим телима[уреди]

У чврстим телима звук може бити и трансверзални и лонгитудинални талас.

Уколико је густина \rho, Поасонов коефицијент \mu и Јунгов модул еластичности E важе следећи обрасци за брзину звука у чврстим телима:

  • За лонгитудиналани талас:

c = \sqrt{E \, (1- \mu) \over \rho \, (1- \mu - 2 \mu^2) } \,
  • За трансверзалан талас:

c = \sqrt{E \over {2 \cdot \rho \, \cdot (1+ \mu)} } \,

Ове формуле се могу у извесној мери поједноставити, и уз одговарајуће апоскримације оне постају приближно еквивалентне следећим:

  • За лонгитудиналан талас:

c = {\sqrt{E \over \rho}}
.
  • За трансверзални талас:

c = {\sqrt{G \over \rho}}
.

Брзина звука у течним срединама[уреди]

Звук је у течној средини лонгитудиналан талас. Брзина звука у течној средини се рачуна по формули:

c = {\sqrt{\frac{E}{\rho}}},

E- коефицијент стишљивости, а \rho -густина.

Брзина звука у гасовитим срединама[уреди]

Брзина звука у средини коју сачињава идеални гас рачуна се формулом:

c = {\sqrt{\frac{\gamma p}{\rho}}}

Притом је p притисак, \gamma Поасонов број, а \rho густина. Ова формула се међутим може апоскримативно применити и на реалне гасове.

Из једначине стања идеалног гаса pV=nRT => \rho = \frac{pM}{RT}.

Уврштавањем у први образац добија се формула:

c = {\sqrt{\frac{\gamma RT}{M}}},

где је R- универзална гасна константа, T- температура M- моларна маса. Из ње следи да брзина звука у идеалним гасовима зависи само од температуре, не и од притиска.

Табеларни подаци[уреди]

У датој табели је приказана зависност брзине звука у ваздуху од вредности температуре и густине.

Температура(°C) Брзина (m/s) Густина ваздуха (kg/m³)
−25 315,8 1,423
−20 318,9 1,395
−15 322.1 1,368
−10 325,2 1,342
−5 328,3 1,317
0 331,3 1,292
+5 334.3 1,269
+10 337,3 1,247
+15 340,3 1,225
+20 343.2 1,204
+25 346,1 1,184
+30 349,0 1,164
+35 351.9 1,146

Види још[уреди]