A hang egy rezgő testből származó hullám terjedése miatt jelenik meg. Szilárd tárgyak, különösen fémek és ötvözeteik, levegő, víz - ezek mind közegek. Hangot adhatnak.
Sokan meglepődnek azon a helyzeten, amikor a vonat még mindig nincs látótávolságon, és nem hallható, és ha az acélsínre szegezi a fülét, a kerekek hangja megkülönböztethető lesz. Nyilvánvalóan az acél és a levegő eltérő hangsebessége az oka. Ezt a kérdést a cikkben részletesebben tárgyaljuk.
Hogyan terjed a hanghullám szilárd testekben
Vegyük figyelembe a folyamat fizikáját. A hang az acélban és általában a szilárd anyagokban nem terjed úgy, mint a gázokban és folyadékokban. Ezt az anyagok szerkezetének különbségei magyarázzák. A szilárd test atomjait láthatatlan elektromos erők kapcsolják össze. Együtt kristályrácsot alkotnak. A linkek rugókként működnek. Ha egyegyes atomok mozognak, majd mások vele együtt.
A szilárd testben a hangot a részecskék rezgései és azok kristályrácson való terjedése hozza létre. Ráadásul az atomok mozgása rendezett, azonos frekvenciájú és irányú. A folyamat a rugalmasság, azaz a test nyomásálló képessége révén válik lehetővé. Ez a tulajdonság és a sűrűség határozza meg, hogy a hanghullám milyen gyorsan terjed. A fémeknél ez tízszer gyorsabban történik, mint a levegőben.
Mi határozza meg a hangterjedés sebességét acélban
A kérdés megválaszolásához tudnod kell, mi játszik még szerepet ebben a folyamatban. A rugalmasság mellett a hanghullám iránya befolyásolja a hangsebességet. Hosszanti és keresztirányú. Az első eltér az oszcilláló mozgás irányában, a második pedig ellene. Szilárd testekben a levegővel ellentétben a hang mindkét irányba terjedhet. Érdekes, hogy egy longitudinális hullám sebessége azonos rezgési frekvencián mindig nagyobb, mint a keresztirányú hullám sebessége. A különbség néhány másodperc.
Az acélminőségek különböznek a széntartalomban (ez határozza meg a keménységet), a nem fémes zárványok számában stb. Itt van még egy érdekesség. Úgy tűnik, hogy ha ennek az ötvözetnek egy típusát vesszük, akkor az acél hangsebessége állandó lesz, mivel ez a rugalmasságtól függ. Azonban nem. Ez a tulajdonság jellemzi az alakváltozással szembeni ellenállást, amely különböző lehet: csavarás, összenyomás, hajlítás. Az ütközés típusa a hangsebességet is meghatározza. Így egy longitudinális hullám divergálrozsdamentes acél 5800 m/s sebességgel, kompressziós hullám - 5000 m/s, nyíró és torziós hullám - 3100 m/s.
