صدا به دلیل انتشار موج از جسم در حال نوسان ظاهر می شود. اجسام جامد، به ویژه، فلزات و آلیاژهای آنها، هوا، آب - همه اینها رسانه هستند. آنها ممکن است صدا تولید کنند.
خیلی ها از وضعیتی که قطار هنوز از دید خارج است و شنیده نمی شود شگفت زده می شوند و اگر گوش خود را به ریل فولادی بسپارید، صدای چرخ ها مشخص می شود. بدیهی است که دلیل آن سرعت متفاوت صوت در فولاد و هوا است. این موضوع در مقاله با جزئیات بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
چگونه موج صوتی در جامدات منتشر می شود
بیایید فیزیک فرآیند را در نظر بگیریم. صدا در فولاد، و همچنین در جامدات به طور کلی، مانند گازها و مایعات منتشر نمی شود. این با تفاوت در ساختار مواد توضیح داده می شود. اتم های یک جسم جامد توسط نیروهای الکتریکی نامرئی به هم متصل می شوند. آنها با هم یک شبکه کریستالی را تشکیل می دهند. پیوندها مانند فنر عمل می کنند. اگر یکبرخی از اتم ها حرکت می کنند، سپس برخی دیگر با آن حرکت می کنند.
صدا در یک جامد از ارتعاشات ذرات و انتشار آنها در طول شبکه کریستالی ایجاد می شود. علاوه بر این، حرکات اتم ها مرتب شده اند، فرکانس و جهت یکسانی دارند. این فرآیند به دلیل خاصیت ارتجاعی، یعنی توانایی بدن برای مقاومت در برابر فشار، امکان پذیر می شود. این خاصیت و چگالی تعیین کننده سرعت انتشار موج صوتی است. در فلزات، این ده برابر سریعتر از هوا اتفاق می افتد.
چه چیزی سرعت انتشار صوت را در فولاد تعیین می کند
برای پاسخ به این سوال، باید بدانید چه چیز دیگری در این فرآیند نقش دارد. جهت موج صوت علاوه بر خاصیت ارتجاعی بر سرعت صوت نیز تأثیر می گذارد. طولی و عرضی است. اولی در جهت حرکت نوسانی واگرا می شود و دومی در برابر آن. در جامدات، برخلاف هوا، صوت می تواند در هر دو جهت حرکت کند. جالب است که سرعت یک موج طولی در همان فرکانس نوسان همیشه بیشتر از یک موج عرضی است. تفاوت چند ثانیه است.
نمرات فولاد از نظر محتوای کربن (سختی را تعیین می کند)، در تعداد اجزای غیر فلزی و غیره متفاوت است. در اینجا یک واقعیت جالب دیگر وجود دارد. به نظر می رسد که اگر یک نوع از این آلیاژ را در نظر بگیریم، سرعت صوت در فولاد ثابت خواهد بود، زیرا بستگی به کشسانی دارد. با این حال، اینطور نیست. این ویژگی مقاومت در برابر تغییر شکل را مشخص می کند که می تواند متفاوت باشد: پیچش، فشرده سازی، خمش. نوع ضربه نیز تعیین کننده سرعت صوت است. بنابراین، یک موج طولی در امتداد واگرا می شودفولاد ضد زنگ با سرعت 5800 متر بر ثانیه، موج فشاری - 5000 متر بر ثانیه، موج برشی و پیچشی - 3100 متر بر ثانیه.
