Lyd vises på grund af udbredelsen af en bølge fra et oscillerende legeme. Faste genstande, især metaller og deres legeringer, luft, vand - alle disse er medier. De kan producere lyd.
Mange er overrasket over situationen, når toget stadig er ude af syne og ikke kan høres, og hvis du lægger øret til stålskinnerne, vil lyden af hjulene være tydelig. Årsagen er naturligvis den forskellige lydhastighed i stål og luft. Dette problem vil blive diskuteret mere detaljeret i artiklen.
Hvordan en lydbølge forplanter sig i faste stoffer
Lad os overveje fysikken i processen. Lyd i stål, såvel som i faste stoffer generelt, forplanter sig ikke på samme måde som i gasser og væsker. Dette forklares med forskelle i strukturen af stoffer. Atomerne i et fast legeme er forbundet med usynlige elektriske kræfter. Sammen danner de et krystalgitter. Links fungerer som fjedre. Hvis ennogle atomer bevæger sig, så bevæger andre sig med det.
Lyd i et fast stof skabes af vibrationer af partikler og deres udbredelse langs krystalgitteret. Desuden er atomernes bevægelser ordnet, har samme frekvens og retning. Processen bliver mulig på grund af elasticitet, dvs. kroppens evne til at modstå tryk. Denne egenskab og tæthed bestemmer, hvor hurtigt en lydbølge forplanter sig. I metaller sker dette ti gange hurtigere end i luft.
Hvad bestemmer lydudbredelseshastigheden i stål
For at besvare dette spørgsmål skal du vide, hvad der ellers spiller en rolle i denne proces. Ud over elasticitet påvirker lydbølgens retning lydens hastighed. Den er langsgående og tværgående. Den første divergerer i retning af den oscillerende bevægelse, og den anden - mod den. I faste stoffer, i modsætning til luft, kan lyd bevæge sig i begge retninger. Det er interessant, at hastigheden af en langsgående bølge ved samme oscillationsfrekvens altid er højere end en tværgående bølge. Forskellen er et par sekunder.
Stålkvaliteter adskiller sig i kulstofindhold (det bestemmer hårdhed), i antallet af ikke-metalliske indeslutninger osv. Her er en anden interessant kendsgerning. Det ser ud til, at hvis vi tager en type af denne legering, så vil lydhastigheden i stål være konstant, da den afhænger af elasticiteten. Det er det dog ikke. Denne egenskab karakteriserer modstanden mod deformation, som kan være anderledes: torsion, kompression, bøjning. Typen af stød bestemmer også lydens hastighed. En langsgående bølge divergerer såledesrustfrit stål med en hastighed på 5.800 m/s, kompressionsbølge - 5.000 m/s, forskydnings- og torsionsbølge - 3.100 m/s.
