Garsas atsiranda dėl bangos sklidimo iš svyruojančio kūno. Kietieji objektai, ypač metalai ir jų lydiniai, oras, vanduo - visa tai yra terpės. Jie gali skleisti garsą.
Daugelį stebina situacija, kai traukinio vis dar nematyti ir jo negirdėti, o priglaudus ausį prie plieninių bėgių, ratų garsas bus ryškus. Akivaizdu, kad priežastis yra skirtingas garso greitis pliene ir ore. Šis klausimas bus išsamiau aptartas straipsnyje.
Kaip garso banga sklinda kietose kūno dalyse
Panagrinėkime proceso fiziką. Garsas pliene, kaip ir apskritai kietose medžiagose, sklinda ne taip, kaip dujose ir skysčiuose. Tai paaiškinama medžiagų struktūros skirtumais. Kietojo kūno atomai yra tarpusavyje sujungti nematomomis elektros jėgomis. Kartu jie sudaro kristalinę gardelę. Nuorodos veikia kaip spyruoklės. Jeiguvieni atomai juda, paskui kiti juda kartu su juo.
Garsą kietajame kūne sukuria dalelių virpesiai ir jų sklidimas kristalinėje gardelėje. Be to, atomų judėjimas yra tvarkingas, turi tą patį dažnį ir kryptį. Procesas tampa įmanomas dėl elastingumo, ty kūno gebėjimo atsispirti spaudimui. Ši savybė ir tankis lemia garso bangos sklidimo greitį. Metaluose tai vyksta dešimt kartų greičiau nei ore.
Kas lemia garso sklidimo pliene greitį
Norėdami atsakyti į šį klausimą, turite žinoti, kas dar vaidina svarbų vaidmenį šiame procese. Be elastingumo, garso bangos kryptis turi įtakos garso greičiui. Jis yra išilginis ir skersinis. Pirmasis skiriasi svyruojančio judėjimo kryptimi, o antrasis - prieš jį. Kietose medžiagose, skirtingai nei ore, garsas gali sklisti abiem kryptimis. Įdomu tai, kad išilginės bangos greitis tuo pačiu virpesių dažniu visada didesnis nei skersinės. Skirtumas yra kelios sekundės.
Plieno rūšys skiriasi anglies kiekiu (tai lemia kietumą), nemetalinių inkliuzų skaičiumi ir kt. Štai dar vienas įdomus faktas. Atrodo, kad jei paimsime vieną šio lydinio tipą, garso greitis pliene bus pastovus, nes jis priklauso nuo elastingumo. Tačiau taip nėra. Ši savybė apibūdina atsparumą deformacijoms, kurios gali būti skirtingos: sukimas, gniuždymas, lenkimas. Smūgio tipas taip pat lemia garso greitį. Taigi išilginė banga išsiskiria išilgainerūdijantis plienas 5800 m/s greičiu, gniuždymo banga - 5000 m/s, šlyties ir sukimo banga - 3100 m/s.
