Rychlost zvuku v pevných látkách
Přehled uvádí rychlost šíření zvuku ve vybraných pevných látkách. U pevných materiálů závisí hodnota na složení, struktuře, teplotě a směru šíření vlny.
Rychlost zvuku v pevných látkách je obvykle mnohem vyšší než ve vzduchu (cca 343 m/s při 20 °C) a vyšší než v kapalinách. Důvodem je, že molekuly v pevné látce jsou pevně vázány a předávají si vibrace velmi rychle. V oceli se zvuk šíří rychlostí přibližně 5 000 m/s — to je asi 15× rychleji než ve vzduchu.
Rychlost zvuku v tenké tyči pevné látky závisí především na modulu pružnosti E (Youngův modul) a hustotě ρ materiálu podle vztahu:
v = √(E / ρ)
U objemových těles je vzorec o něco složitější (vstupují modul objemový a Poissonovo číslo), pro orientační odhady ale tato aproximace dobře platí.
| Pevná látka | Rychlost [m/s] |
|---|---|
| ABS [1] | 2 230 |
| Bakelit [1] | 1 590 |
| Beton | 1 700 |
| Cihly | 3 600 |
| Dřevo bukové, dubové | 3 400 |
| Ebonit | 1 570 |
| Hliník | 5 100 |
| Kaučuk | 40 |
| Korek | 500 |
| Led | 3 200 |
| Měď | 3 500 |
| Mosaz | 3 400 |
| Nylon [1] | 2 600 |
| Ocel | 5 000 |
| Olovo | 1 300 |
| Platina | 2 800 |
| Polyetylén [1] | 1 950 |
| Polyetylén s vysokou hustotou [1] | 2 430 |
| Polypropylen [1] | 2 740 |
| Polystyrén [1] | 2 320 |
| Polyuretan [1] | 1 700 |
| PVC [1] | 2 380 |
| Rtuť [2] | 1 400 |
| Sklo | 5 200 |
| Stříbro | 2 700 |
Zdroj:
- [-] Mikulčák a kolektiv. Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy. Praha: SPN Praha, 1988
- [1] signal-processing.com/tech/us_data_plastic.htm - Acoustic impedance table data, sound velocity values
- [2] Rychlost zvuku - Wikipedia
Rychlost zvuku v jiných prostředích
Pro porovnání hodnot v jiných skupenstvích viz související tabulky:
- Rychlost zvuku ve vzduchu — přibližně 343 m/s při 20 °C
- Rychlost zvuku v kapalinách — ve vodě cca 1 480 m/s
- Rychlost zvuku v plynech
Jak tabulku používat
Rychlost zvuku v pevných látkách závisí na pružnosti, hustotě a vnitřní struktuře materiálu. Proto se hodnoty mohou lišit podle směru vláken, teploty, slitiny, zpracování nebo čistoty materiálu.
U kovů a skla jsou hodnoty obvykle výrazně vyšší než ve vzduchu. Například ve vzduchu při 20 °C je rychlost zvuku přibližně 343 m/s, zatímco v oceli se pohybuje kolem několika tisíc m/s.
Časté dotazy
- Proč je zvuk v oceli rychlejší než ve vzduchu?
- Pevné látky mají částice pevněji vázané a elastické deformace se v nich přenášejí rychleji než v plynech.
- Jsou hodnoty pro dřevo jednoznačné?
- Ne. U dřeva hodně záleží na druhu, vlhkosti a směru šíření zvuku vzhledem k vláknům.
- K čemu se tabulka hodí?
- K orientačnímu srovnání materiálů, školním výpočtům, akustice a technickým odhadům.