Prędkość dźwięku

Prędkość dźwięku w określonym ośrodku jest prędkością rozchodzenia się w nim zaburzenia mechanicznego.

Prędkość dźwięku w substancjach zależy od prędkości przekazywania kolejnym cząsteczkom tej substancji prędkości cząsteczek zwiększonej ciśnieniem dźwięku. Dla małych natężeń dźwięku ta dodatkowa prędkość jest znacznie mniejsza od prędkości ruchu cieplnego cząsteczek, dlatego prędkość dźwięku nie zależy od jego natężenia.

W powietrzu, w temperaturze 15°C, prędkość rozchodzenia się dźwięku jest równa 340,3 m/s ≈ 1225 km/h. Prędkość ta zmienia się przy zmianie parametrów powietrza. Najważniejszym czynnikiem wpływającym na prędkość dźwięku jest temperatura, w niewielkim stopniu ma wpływ wilgotność powietrza; nie zauważa się, zgodnie z przewidywaniami modelu gazu idealnego, wpływu ciśnienia.

Doświadczalna formuła określająca zależność prędkości dźwięku w suchym (wilgotność równa zero) powietrzu dana jest przybliżonym wzorem:

$v = \left[331,5 + (0,6 \cdot \theta)\right] \ \mathrm{\frac{m} {s}}\,$

gdzie:

• $v\,$ - prędkość dźwięku,
• $\theta\,$ - temperatura w stopniach Celsjusza (°C).

Wzór ten jest przybliżeniem wzoru wynikającego z równania gazu doskonałego:

$v = 331,5 \sqrt{1+\frac{\theta}{273,15}}\ \mathrm{\frac{m} {s}}$

Prędkość rozchodzenia się dźwięku dla różnych ośrodków:

• powietrze - 340 m/s
• rtęć - 1500 m/s
• woda - 1500 m/s
• lód - 3300 m/s
• beton - 3800 m/s
• stal - 5100 m/s - 6000 m/s
• aluminium - 6300 m/s
• ołów - 2100 m/s
• korek - 500 m/s
• ebonit - 2400 m/s
• szkło - 6000 m/s

Zobacz też

• bariera dźwięku
• liczba Macha