Звук се появява поради разпространението на вълна от осцилиращо тяло. Твърди предмети, по-специално метали и техните сплави, въздух, вода - всичко това са медии. Те могат да произвеждат звук.
Мнозина са изненадани от ситуацията, когато влакът все още е извън полезрението и не се чува, а ако притиснете ухото си към стоманените релси, звукът на колелата ще бъде отчетлив. Очевидно причината е различната скорост на звука в стоманата и въздуха. Този въпрос ще бъде обсъден по-подробно в статията.
Как звукова вълна се разпространява в твърди тела
Нека разгледаме физиката на процеса. Звукът в стоманата, както и в твърдите тела като цяло, не се разпространява по същия начин, както в газове и течности. Това се обяснява с разликите в структурата на веществата. Атомите на твърдо тяло са свързани помежду си чрез невидими електрически сили. Заедно те образуват кристална решетка. Връзките действат като пружини. Аконякои атоми се движат, а други се движат с него.
Звукът в твърдо тяло се създава от вибрации на частици и тяхното разпространение по кристалната решетка. Освен това движенията на атомите са подредени, имат еднаква честота и посока. Процесът става възможен поради еластичността, тоест способността на тялото да устои на натиск. Това свойство и плътност определят колко бързо се разпространява звукова вълна. В металите това се случва десет пъти по-бързо, отколкото във въздуха.
Какво определя скоростта на разпространение на звука в стоманата
За да отговорите на този въпрос, трябва да знаете какво друго играе роля в този процес. В допълнение към еластичността, посоката на звуковата вълна влияе върху скоростта на звука. Тя е надлъжна и напречна. Първият се отклонява в посоката на осцилаторното движение, а вторият - срещу него. В твърдите тела, за разлика от въздуха, звукът може да се движи в двете посоки. Интересно е, че скоростта на надлъжна вълна при една и съща честота на трептене винаги е по-висока от тази на напречната. Разликата е няколко секунди.
Стаманите се различават по съдържанието на въглерод (той определя твърдостта), по броя на неметалните включвания и т.н. Ето още един интересен факт. Изглежда, че ако вземем един вид от тази сплав, тогава скоростта на звука в стоманата ще бъде постоянна, тъй като зависи от еластичността. Въпреки това не е така. Това свойство характеризира устойчивостта на деформация, която може да бъде различна: усукване, компресия, огъване. Видът на удара също определя скоростта на звука. По този начин надлъжна вълна се отклоняванеръждаема стомана при скорост 5800 m/s, компресионна вълна - 5000 m/s, вълна на срязване и усукване - 3100 m/s.
