Πώς η ελαστικότητα ενός μέσου επηρεάζει την ταχύτητα με την οποία ταξιδεύει ο ήχος;
Κατανόηση της ελαστικότητας:
* ελαστικότητα αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να επιστρέφει στο αρχικό του σχήμα μετά από να παραμορφωθεί. Σκεφτείτε μια άνοιξη:εκτείνεται όταν το τραβάτε, αλλά αναπηδά πίσω στο αρχικό του μήκος όταν το απελευθερώνετε. Αυτή η ικανότητα "άνοιξη πίσω" σχετίζεται με την ελαστικότητά του.
Πώς η ελαστικότητα επηρεάζει την ταχύτητα ήχου:
* Σκηνότητα &ταχύτητα ήχου: Ένα πιο ελαστικό υλικό είναι πιο σκληρό. Η ακαμψία σημαίνει ότι το υλικό αντιστέκεται πιο έντονα στην παραμόρφωση. Όταν ένα ηχητικό κύμα ταξιδεύει μέσα από ένα μέσο, προκαλεί τα μόρια μέσα στο μέσο να δονείται. Σε ένα πιο σκληρό μέσο, τα μόρια είναι στενά συνδεδεμένα και αντιστέκονται σε αυτή την κίνηση πιο έντονα. Αυτή η αντίσταση οδηγεί σε ταχύτερους κραδασμούς και έτσι μια υψηλότερη ταχύτητα ήχου.
* Σκεφτείτε το ως εξής: Φανταστείτε μια σφιχτά τεντωμένη λαστιχένια ζώνη έναντι ενός χαλαρού. Ένα ηχητικό κύμα θα ταξιδέψει γρηγορότερα μέσα από την σφιχτά τεντωμένη ζώνη επειδή έχει υψηλότερη ένταση και αντιστέκεται στο να τεντωθεί τόσο πολύ.
* Φόρμουλα: Η ταχύτητα του ήχου σε ένα μέσο είναι άμεσα ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της ελαστικότητάς του (επίσης γνωστή ως συντελεστής χύδην) και αντιστρόφως ανάλογη προς την τετραγωνική ρίζα της πυκνότητας του. Αυτό αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη εξίσωση:
* v =√ (e/ρ)
* V =ταχύτητα ήχου
* E =ελαστικότητα (μέγιστο όριο)
* ρ =πυκνότητα
Παραδείγματα:
* στερεά: Τα στερεά είναι γενικά πιο ελαστικά από τα υγρά ή τα αέρια. Έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα ήχου επειδή τα μόρια τους είναι πιο σφιχτά γεμάτα και αντιστέκονται πιο έντονα.
* υγρά: Τα υγρά έχουν χαμηλότερη ταχύτητα ήχου από τα στερεά, επειδή τα μόρια τους είναι πιο χαλαρά συσκευασμένα και μπορούν να κινούνται πιο ελεύθερα.
* Αέρια: Τα αέρια έχουν τη χαμηλότερη ταχύτητα του ήχου επειδή τα μόρια τους είναι εξαπλωμένα και μπορούν να κινηθούν ακόμα πιο ελεύθερα.
Συνοπτικά: Όσο μεγαλύτερη είναι η ελαστικότητα ενός μέσου, ο ταχύτερος ήχος θα ταξιδέψει μέσα από αυτό. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια μέσα σε ένα πιο ελαστικό μέσο είναι πιο στενά συνδεδεμένα και αντιστέκονται πιο έντονα, οδηγώντας σε ταχύτερους κραδασμούς.
