Loading AI tools
prędkość rozchodzenia się zaburzeń mechanicznych Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Prędkość dźwięku w określonym ośrodku – prędkość rozchodzenia się w nim podłużnego zaburzenia mechanicznego (fali sprężystej)[1].
Prędkość dźwięku w substancjach zależy od prędkości przekazywania kolejnym cząsteczkom tej substancji energii drgań cząsteczek. Dla małych natężeń dźwięku prędkość związana z ruchem drgającym jest znacznie mniejsza od prędkości ruchu cieplnego cząsteczek, dlatego prędkość dźwięku nie zależy od jego natężenia ani od częstości drgań[2].
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.
Temperatura (°C) | Prędkość (m/s) |
---|---|
–40 | 306,5 |
–30 | 312,9 |
–20 | 319,3 |
–10 | 325,6 |
0 | 331,8 |
10 | 337,8 |
15 | 340,3 |
20 | 343,8 |
30 | 349,6 |
40 | 355,3 |
Najważniejszym czynnikiem wpływającym na prędkość dźwięku w powietrzu jest temperatura, w niewielkim stopniu ma wpływ wilgotność powietrza. Nie zauważa się, zgodnie z przewidywaniami modelu gazu doskonałego, wpływu ciśnienia.
Dla gazu doskonałego prędkość wynosi:
gdzie wykładnik adiabaty
jest stosunkiem ciepła właściwego gazu pod stałym ciśnieniem Cp do jego ciepła właściwego w stałej objętości Cv, przy czym
Zaś iloraz p/ρ jest stosunkiem ciśnienia p gazu w stanie niezakłóconym do jego gęstości ρ, równym:
gdzie:
Doświadczalny wzór określający zależność prędkości dźwięku w suchym powietrzu (wilgotność równa zero) od temperatury dana jest przybliżonym wzorem:
gdzie:
Wzór ten jest przybliżeniem wzoru wynikającego z równania gazu doskonałego:
W cieczach oraz ciałach stałych prędkość dźwięku jest większa niż w gazach. W środowiskach izotropowych w ciałach stałych
gdzie E jest modułem Younga, ρ gęstością; w cieczach
gdzie K stanowi współczynnik sprężystości objętościowej.
Pierwszego przybliżonego pomiaru prędkości dźwięku w powietrzu dokonał Marin Mersenne około 1636[4].
Prędkość rozchodzenia się dźwięku w różnych ośrodkach:
Podłużne zaburzenia gęstości plazmy (podłużne fale MHD) bywają nazywane przez astrofizyków dźwiękiem. Fala taka w warunkach małej koncentracji może uzyskiwać znaczne prędkości, np. w:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.