Скорость звука
Скорость звука — это скорость распространения звукового возмущения в среде. Она зависит прежде всего от свойств среды и температуры, но не от громкости звука и обычно не от его частоты.
Звук передаётся благодаря взаимодействию соседних частиц: одна частица начинает колебаться и передаёт это движение следующей. Поэтому скорость зависит от упругости среды и от того, насколько легко изменяется её объём. В одной и той же среде звук обычно распространяется быстрее в твёрдых телах, медленнее в жидкостях и ещё медленнее в газах.
Здесь \(s\) — расстояние, пройденное волной, а \(t\) — время распространения. Для воздуха при температуре около \(20\,^{\circ}\mathrm{C}\) скорость звука составляет примерно \(343\ \mathrm{м/с}\). При повышении температуры воздуха скорость звука увеличивается. В воде она примерно \(1500\ \mathrm{м/с}\), а в стали — около \(5000\ \mathrm{м/с\).
Гром услышали через \(3\ \mathrm{с}\) после вспышки молнии. Если принять скорость звука в воздухе равной \(340\ \mathrm{м/с}\), расстояние до места разряда: \(s = vt = 340 \cdot 3 = 1020\ \mathrm{м}\). Свет до наблюдателя доходит почти мгновенно по сравнению со звуком.
Громкость характеризует интенсивность звука и связана с энергией колебаний. Увеличение громкости не делает звук существенно быстрее. Частота определяет высоту звука, а не его скорость в одной и той же среде.
Знание скорости звука используют, например, в сонаре: по времени возвращения звукового сигнала оценивают расстояние до объекта. Подробнее о самой среде и передаче колебаний см. в статье о распространении звука в среде.
В каком случае звук распространяется быстрее всего?
Главное
- Скорость звука — путь, пройденный звуковой волной за единицу времени: \(v=\frac{s}{t}\).
- Звук быстрее распространяется в твёрдых телах, чем в жидкостях и газах; в воздухе его скорость увеличивается с температурой.
- В вакууме звук не распространяется, а громкость и частота обычно не изменяют его скорость в данной среде.