Брзина звука

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

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

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

Уколико је густина $\rho$$\rho$, Поасонов коефицијент $\mu$$\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})}}\,$$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 )}}}\,$$c={\sqrt {E \over {2\cdot \rho \,\cdot (1+\mu )}}}\,$

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

• За лонгитудиналан талас:

$c={\sqrt {E \over \rho }}$$c={\sqrt {E \over \rho }}$.

• За трансверзални талас:

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

Брзина звука у течним срединама

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

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

E- коефицијент стишљивости, а $\rho$$\rho$ -густина.

Брзина звука у гасовитим срединама

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

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

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

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

Уврштавањем у први образац добија се формула:

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

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

• Махов број
• Звук
• Талас
• Лонгитудинални талас
• Трансверзални талас
• Акустика