Lyd vises på grunn av forplantningen av en bølge fra et oscillerende legeme. Faste gjenstander, spesielt metaller og deres legeringer, luft, vann - alle disse er medier. De kan produsere lyd.
Mange blir overrasket over situasjonen når toget fortsatt er ute av syne og ikke kan høres, og hvis du legger øret til stålskinnene, vil lyden av hjulene være tydelig. Årsaken er åpenbart den forskjellige lydhastigheten i stål og luft. Dette problemet vil bli diskutert mer detaljert i artikkelen.
Hvordan en lydbølge forplanter seg i faste stoffer
La oss vurdere fysikken i prosessen. Lyd i stål, så vel som i faste stoffer generelt, forplanter seg ikke på samme måte som i gasser og væsker. Dette forklares med forskjeller i strukturen til stoffer. Atomene i et fast legeme er forbundet med usynlige elektriske krefter. Sammen danner de et krystallgitter. Lenker fungerer som fjærer. Hvis ennoen atomer beveger seg, så beveger andre seg med det.
Lyd i et fast stoff skapes av vibrasjoner av partikler og deres forplantning langs krystallgitteret. Dessuten er bevegelsene til atomer ordnet, har samme frekvens og retning. Prosessen blir mulig på grunn av elastisitet, dvs. kroppens evne til å motstå trykk. Denne egenskapen og tettheten bestemmer hvor raskt en lydbølge forplanter seg. I metaller skjer dette ti ganger raskere enn i luft.
Hva bestemmer hastigheten på lydutbredelsen i stål
For å svare på dette spørsmålet, må du vite hva annet som spiller en rolle i denne prosessen. I tillegg til elastisitet påvirker lydbølgeretningen lydhastigheten. Den er langsgående og tverrgående. Den første divergerer i retning av den oscillerende bevegelsen, og den andre - mot den. I faste stoffer, i motsetning til luft, kan lyd bevege seg i begge retninger. Det er interessant at hastigheten til en langsgående bølge med samme oscillasjonsfrekvens alltid er høyere enn for en tverrgående bølge. Forskjellen er noen få sekunder.
Stålkvaliteter varierer i karboninnhold (det bestemmer hardhet), i antall ikke-metalliske inneslutninger osv. Her er et annet interessant faktum. Det ser ut til at hvis vi tar en type av denne legeringen, vil lydhastigheten i stål være konstant, siden den avhenger av elastisitet. Det er det imidlertid ikke. Denne egenskapen karakteriserer motstanden mot deformasjon, som kan være forskjellig: torsjon, kompresjon, bøying. Type støt bestemmer også lydens hastighet. Dermed divergerer en langsgående bølgerustfritt stål med en hastighet på 5 800 m/s, kompresjonsbølge - 5 000 m/s, skjær- og torsjonsbølge - 3 100 m/s.
