Ο ήχος εμφανίζεται λόγω της διάδοσης ενός κύματος από ένα ταλαντούμενο σώμα. Στερεά αντικείμενα, συγκεκριμένα, μέταλλα και τα κράματά τους, αέρας, νερό - όλα αυτά είναι μέσα. Μπορεί να παράγουν ήχο.
Πολλοί εκπλήσσονται από την κατάσταση όταν το τρένο εξακολουθεί να μην φαίνεται και δεν ακούγεται, και αν βάλετε το αυτί σας στις σιδηροτροχιές, ο ήχος των τροχών θα είναι ευδιάκριτος. Προφανώς, ο λόγος είναι η διαφορετική ταχύτητα του ήχου σε ατσάλι και αέρα. Αυτό το θέμα θα συζητηθεί με περισσότερες λεπτομέρειες στο άρθρο.
Πώς διαδίδεται ένα ηχητικό κύμα στα στερεά
Ας εξετάσουμε τη φυσική της διαδικασίας. Ο ήχος στον χάλυβα, καθώς και στα στερεά γενικά, δεν διαδίδεται με τον ίδιο τρόπο όπως στα αέρια και τα υγρά. Αυτό εξηγείται από διαφορές στη δομή των ουσιών. Τα άτομα ενός στερεού σώματος συνδέονται μεταξύ τους με αόρατες ηλεκτρικές δυνάμεις. Μαζί σχηματίζουν ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Οι σύνδεσμοι λειτουργούν σαν ελατήρια. Αν ένακάποιο άτομο κινείται, μετά άλλα κινούνται μαζί του.
Ο ήχος σε ένα στερεό δημιουργείται από δονήσεις σωματιδίων και τη διάδοσή τους κατά μήκος του κρυσταλλικού πλέγματος. Επιπλέον, οι κινήσεις των ατόμων είναι ταξινομημένες, έχουν την ίδια συχνότητα και κατεύθυνση. Η διαδικασία καθίσταται δυνατή λόγω της ελαστικότητας, δηλαδή της ικανότητας του σώματος να αντιστέκεται στην πίεση. Αυτή η ιδιότητα και η πυκνότητα καθορίζουν πόσο γρήγορα διαδίδεται ένα ηχητικό κύμα. Στα μέταλλα, αυτό συμβαίνει δέκα φορές πιο γρήγορα από ό,τι στον αέρα.
Τι καθορίζει την ταχύτητα διάδοσης του ήχου στον χάλυβα
Για να απαντήσετε σε αυτήν την ερώτηση, πρέπει να γνωρίζετε τι άλλο παίζει ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Εκτός από την ελαστικότητα, η κατεύθυνση του ηχητικού κύματος επηρεάζει την ταχύτητα του ήχου. Είναι διαμήκης και εγκάρσιος. Το πρώτο αποκλίνει προς την κατεύθυνση της ταλαντευτικής κίνησης και το δεύτερο - εναντίον του. Στα στερεά, σε αντίθεση με τον αέρα, ο ήχος μπορεί να ταξιδέψει και προς τις δύο κατευθύνσεις. Είναι ενδιαφέρον ότι η ταχύτητα ενός διαμήκους κύματος στην ίδια συχνότητα ταλάντωσης είναι πάντα μεγαλύτερη από αυτή ενός εγκάρσιου κύματος. Η διαφορά είναι μερικά δευτερόλεπτα.
Οι ποιότητες χάλυβα διαφέρουν ως προς την περιεκτικότητα σε άνθρακα (καθορίζει τη σκληρότητα), στον αριθμό των μη μεταλλικών εγκλεισμάτων κ.λπ. Εδώ είναι ένα άλλο ενδιαφέρον γεγονός. Φαίνεται ότι αν πάρουμε έναν τύπο αυτού του κράματος, τότε η ταχύτητα του ήχου στον χάλυβα θα είναι σταθερή, αφού εξαρτάται από την ελαστικότητα. Ωστόσο, δεν είναι. Αυτή η ιδιότητα χαρακτηρίζει την αντίσταση στην παραμόρφωση, η οποία μπορεί να είναι διαφορετική: στρέψη, συμπίεση, κάμψη. Το είδος της πρόσκρουσης καθορίζει επίσης την ταχύτητα του ήχου. Έτσι, ένα διαμήκη κύμα αποκλίνει κατά μήκοςανοξείδωτος χάλυβας με ταχύτητα 5.800 m/s, κύμα συμπίεσης - 5.000 m/s, κύμα διάτμησης και στρέψης - 3.100 m/s.
