Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Fysik

Hvilke materialer bærer lydbølger bedst?

Lette materialer bærer lydvibrationer bedre end tætte, tunge genstande. Et materiales elasticitet eller "fjederskab" er også vigtig for transmission af lyd: mindre elastiske stoffer som hårde skum og papir er mere tilbøjelige til at absorbere lyd end at bære den. De bedste materialer til at bære lydbølger inkluderer nogle metaller såsom aluminium og hårde stoffer som diamant.
Speed of Sound Formula

Formlen for lydhastigheden i forskellige egenskaber er afgørende for at forstå, hvorfor visse egenskaber bære lyd bedre. Hastigheden af en lydbølge er lig med kvadratroten af den elastiske egenskab divideret med objektets densitet. Med andre ord, jo mindre tæt et objekt er, jo hurtigere lyd bevæger sig, og jo mere elastisk det er, jo hurtigere lyd bevæger sig. Et objekt vil derfor lede lyd langsommere, hvis det ikke er meget elastisk og er meget tæt.
Lyd i aluminium |

Lyd bevæger sig med en af de hurtigste hastigheder gennem aluminium, med 6.320 meter i sekundet. Dette skyldes, at aluminium ikke er særlig tæt - hvilket betyder, at det har ringe masse i et givet volumen - og er ekstremt elastisk og i stand til let at ændre form. Bemærk, at et materiales elasticitet har en tendens til at svinge mere end dens densitet og derfor betragtes som vigtigere for at forstå lydhastigheden gennem det givne materiale.
Lyd i kobber

Den næste hurtigste hastighed for lyd er 4.600 meter i sekundet i kobber. Med sin elasticitet og dermed evnen til at vibrere på plads let, bevæger lyd sig hurtigt igennem. Det er dog meget mere tæt end aluminium, hvilket forklarer, hvorfor det er næsten to tredjedele langsommere end aluminium.
Ikke-faste stoffer

Lyd bevæger sig meget langsommere gennem gas og væsker, fordi molekylerne i hver ikke er så stive som dem i et fast stof, hvilket reducerer elasticiteten af hvert stof betydeligt. Ved normal stuetemperatur og tryk er lydhastigheden 343 meter i sekundet, eller cirka 20 gange langsommere end i aluminium. En måling, der vil påvirke hastigheden, er temperatur - jo varmere noget er, jo hurtigere lyd bevæger sig gennem det, da det øger molekylernes hastighed. For eksempel er lyden 12 meter i sekundet hurtigere i 40 grader celsius end den er i 20 grader celsius.