Zvuk se pojavljuje zbog širenja vala iz tijela koje oscilira. Čvrsti predmeti, posebice metali i njihove legure, zrak, voda - sve su to mediji. Mogu proizvoditi zvuk.
Mnogi su iznenađeni situacijom kada je vlak još uvijek izvan vidokruga i ne čuje se, a ako prislonite uho na čelične tračnice, zvuk kotača bit će jasan. Očito, razlog je različita brzina zvuka u čeliku i zraku. O ovom pitanju će se detaljnije raspravljati u članku.
Kako se zvučni val širi u čvrstim tvarima
Razmotrimo fiziku procesa. Zvuk u čeliku, kao i općenito u čvrstim tvarima, ne širi se na isti način kao u plinovima i tekućinama. To se objašnjava razlikama u strukturi tvari. Atomi čvrstog tijela međusobno su povezani nevidljivim električnim silama. Zajedno tvore kristalnu rešetku. Karike djeluju kao opruge. Ako je aneki atom se pomiče, onda se drugi kreću s njim.
Zvuk u krutom tijelu nastaje vibracijama čestica i njihovim širenjem duž kristalne rešetke. Štoviše, kretanja atoma su uređena, imaju istu frekvenciju i smjer. Proces postaje moguć zahvaljujući elastičnosti, tj. sposobnosti tijela da se odupre pritisku. Ovo svojstvo i gustoća određuju koliko se brzo širi zvučni val. U metalima se to događa deset puta brže nego u zraku.
Što određuje brzinu širenja zvuka u čeliku
Da biste odgovorili na ovo pitanje, morate znati što još igra ulogu u ovom procesu. Osim na elastičnost, smjer zvučnog vala utječe na brzinu zvuka. Uzdužno je i poprečno. Prvi se razilazi u smjeru oscilatornog kretanja, a drugi - protiv njega. U čvrstim tvarima, za razliku od zraka, zvuk može putovati u oba smjera. Zanimljivo je da je brzina longitudinalnog vala pri istoj frekvenciji titranja uvijek veća od brzine poprečnog. Razlika je nekoliko sekundi.
Grade čelika razlikuju se po sadržaju ugljika (određuje tvrdoću), po broju nemetalnih inkluzija itd. Evo još jedne zanimljive činjenice. Čini se da ako uzmemo jednu vrstu ove legure, tada će brzina zvuka u čeliku biti konstantna, budući da ovisi o elastičnosti. Međutim, nije. Ovo svojstvo karakterizira otpornost na deformaciju, koja može biti različita: torzija, kompresija, savijanje. Vrsta udarca također određuje brzinu zvuka. Dakle, uzdužni val divergiranehrđajući čelik pri brzini od 5.800 m/s, kompresijski val - 5.000 m/s, posmični i torzijski val - 3.100 m/s.
