Швидкість звуку в сталі: як поширюються хвилі

Звук з’являється завдяки поширенню хвилі від коливного тіла. Тверді предмети, зокрема, метали і їх сплави, повітря, вода — все це середовища. У них може виникати звук.

Багатьох дивує ситуація, коли поїзд перебуває ще поза увагою і його не чути, а якщо прикласти вухо до сталевих рейках, то стукіт коліс буде виразним. Очевидно, що причиною є різна швидкість звуку в сталі і повітрі. Більш докладно це питання буде розглянуто в статті.

Як звукова хвиля поширюється в твердих тілах

Розглянемо фізику процесу. Звук в сталі, як і у твердих тілах загалом, поширюється зовсім не так, як у газах і рідинах. Пояснюється це відмінностями в будові речовин. Атоми твердого тіла пов’язані між собою невидимими електричними силами. Всі разом вони формують кристалічну решітку. Зв’язку діють, як пружинки. Якщо якийсь атом рухається, то з ним зміщуються та інші.

Звук в твердому тілі створюють коливання частинок і їх поширення по кристалічній решітці. Причому руху атомів упорядковані, мають одну частоту і напрям. Процес стає можливим завдяки пружності, тобто здатності тіла опиратися тиску. Це властивість і щільність визначають те, з якою швидкістю поширюється звукова хвиля. У металах це відбувається в десятки разів швидше, ніж у повітрі.