Zvuk vzniká v dôsledku šírenia vlny z oscilujúceho telesa. Pevné predmety, najmä kovy a ich zliatiny, vzduch, voda - to všetko sú médiá. Môžu vydávať zvuk.
Mnohých prekvapí situácia, keď je vlak stále v nedohľadne a nie je ho počuť, a ak priložíte ucho k oceľovým koľajniciam, zvuk kolies bude zreteľný. Je zrejmé, že dôvodom je rozdielna rýchlosť zvuku v oceli a vo vzduchu. Tejto problematike sa budeme podrobnejšie venovať v článku.
Ako sa šíri zvuková vlna v pevných látkach
Pozrime sa na fyziku procesu. Zvuk v oceli, ako aj v pevných látkach vo všeobecnosti, sa nešíri tak ako v plynoch a kvapalinách. To sa vysvetľuje rozdielmi v štruktúre látok. Atómy pevného telesa sú vzájomne prepojené neviditeľnými elektrickými silami. Spolu tvoria kryštálovú mriežku. Odkazy fungujú ako pružiny. Akniektorý atóm sa pohybuje, potom sa s ním pohybujú iné.
Zvuk v pevnej látke vzniká vibráciami častíc a ich šírením pozdĺž kryštálovej mriežky. Okrem toho sú pohyby atómov usporiadané, majú rovnakú frekvenciu a smer. Tento proces je možný vďaka elasticite, t.j. schopnosti tela odolávať tlaku. Táto vlastnosť a hustota určujú, ako rýchlo sa zvuková vlna šíri. V kovoch sa to deje desaťkrát rýchlejšie ako vo vzduchu.
Čo určuje rýchlosť šírenia zvuku v oceli
Ak chcete odpovedať na túto otázku, musíte vedieť, čo ešte zohráva úlohu v tomto procese. Smer zvukovej vlny ovplyvňuje okrem pružnosti aj rýchlosť zvuku. Je pozdĺžny a priečny. Prvý sa rozchádza v smere oscilačného pohybu a druhý - proti nemu. V pevných látkach, na rozdiel od vzduchu, sa zvuk môže šíriť oboma smermi. Je zaujímavé, že rýchlosť pozdĺžnej vlny pri rovnakej frekvencii kmitov je vždy vyššia ako rýchlosť priečnej. Rozdiel je pár sekúnd.
Druhy ocele sa líšia obsahom uhlíka (určuje tvrdosť), počtom nekovových inklúzií atď. Tu je ďalší zaujímavý fakt. Zdá sa, že ak vezmeme jeden typ tejto zliatiny, rýchlosť zvuku v oceli bude konštantná, pretože závisí od elasticity. Avšak nie je. Táto vlastnosť charakterizuje odolnosť proti deformácii, ktorá môže byť rôzna: krútenie, stlačenie, ohyb. Typ nárazu určuje aj rýchlosť zvuku. Pozdĺžna vlna sa teda rozchádzanehrdzavejúca oceľ pri rýchlosti 5 800 m/s, tlaková vlna - 5 000 m/s, šmyková a torzná vlna - 3 100 m/s.
