Πώς η σκληρότητα των υλικών επηρεάζει τον ήχο ταχύτητας σε στερεά;

Η σκληρότητα ενός υλικού δεν είναι άμεσα επηρεάζουν την ταχύτητα του ήχου σε στερεά. Αντ 'αυτού, η ταχύτητα του ήχου σε ένα στερεό καθορίζεται κυρίως από δύο παράγοντες:

* ελαστικό μέτρο (μέτρο Young's): Αυτό αντιπροσωπεύει την ακαμψία του υλικού. Ένα υψηλότερο ελαστικό μέτρο σημαίνει ότι το υλικό είναι σκληρότερο και αντιστέκεται πιο έντονα στην παραμόρφωση. Ένα σκληρό υλικό θα μεταδίδει ταχικά κύματα ταχύτερα.

* Πυκνότητα: Τα πυκνότερα υλικά έχουν περισσότερη μάζα ανά όγκο μονάδας. Αυτό σημαίνει ότι τα ηχητικά κύματα πρέπει να κινούνται περισσότερη μάζα, με αποτέλεσμα μια βραδύτερη ταχύτητα.

σκληρότητα , ωστόσο, είναι ένα μέτρο της αντίστασης ενός υλικού στην εσοχή ή το ξύσιμο. Ενώ η σκληρότητα σχετίζεται με τη δύναμη των ατομικών δεσμών του υλικού, δεν συσχετίζεται άμεσα με το πόσο εύκολα οι δονήσεις (ηχητικά κύματα) ταξιδεύουν μέσα από αυτό.

Εδώ είναι ένα παράδειγμα:

* Ο χάλυβας και το καουτσούκ έχουν υψηλή σκληρότητα, αλλά ο χάλυβας έχει πολύ υψηλότερο ελαστικό μέτρο και χαμηλότερη πυκνότητα από το καουτσούκ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια πολύ ταχύτερη ταχύτητα ήχου σε χάλυβα σε σύγκριση με το καουτσούκ.

Συνοπτικά:

* Η σκληρότητα είναι ένα μέτρο της αντίστασης ενός υλικού στην παραμόρφωση.

* Η ταχύτητα του ήχου σε ένα στερεό καθορίζεται από το ελαστικό μέτρο και την πυκνότητα του.

* Η σκληρότητα και η ταχύτητα του ήχου δεν σχετίζονται άμεσα.

Ως εκ τούτου, δεν μπορείτε να ολοκληρώσετε άμεσα την ταχύτητα του ήχου σε ένα στερεό που βασίζεται μόνο στη σκληρότητα του. Πρέπει να εξετάσετε το ελαστικό συντελεστή και την πυκνότητα του υλικού.