يظهر الصوت نتيجة انتشار الموجة من جسم متذبذب. الأجسام الصلبة ، على وجه الخصوص ، المعادن وسبائكها ، الهواء والماء - كل هذه وسائط. قد تنتج الصوت.
يتفاجأ الكثيرون من الموقف عندما يكون القطار لا يزال بعيدًا عن الأنظار ولا يمكن سماعه ، وإذا وضعت أذنك على القضبان الفولاذية ، فسيكون صوت العجلات واضحًا. من الواضح أن السبب هو اختلاف سرعة الصوت في الفولاذ والهواء. ستتم مناقشة هذه المشكلة بمزيد من التفصيل في المقالة.
كيف تنتشر الموجة الصوتية في المواد الصلبة
دعونا ننظر في فيزياء العملية. لا ينتشر الصوت في الفولاذ ، وكذلك في المواد الصلبة بشكل عام ، بنفس طريقة انتشار الغازات والسوائل. هذا ما يفسره الاختلافات في بنية المواد. ترتبط ذرات الجسم الصلب ببعضها البعض بواسطة قوى كهربائية غير مرئية. يشكلون معًا شبكة بلورية. الروابط تعمل مثل الينابيع. اذا كانبعض الذرات تتحرك ثم أخرى تتحرك معها
الصوت في مادة صلبة ينتج عن اهتزازات الجسيمات وانتشارها على طول الشبكة البلورية. علاوة على ذلك ، فإن حركات الذرات مرتبة ولها نفس التردد والاتجاه. تصبح العملية ممكنة بسبب المرونة ، أي قدرة الجسم على مقاومة الضغط. تحدد هذه الخاصية والكثافة مدى سرعة انتشار الموجة الصوتية. في المعادن ، يحدث هذا أسرع عشر مرات من الهواء.
ما الذي يحدد سرعة انتشار الصوت في الفولاذ
للإجابة على هذا السؤال ، عليك أن تعرف ما الذي يلعب دورًا آخر في هذه العملية. بالإضافة إلى المرونة ، يؤثر اتجاه الموجة الصوتية على سرعة الصوت. إنه طولي وعرضي. الأول يتباعد في اتجاه الحركة التذبذبية ، والثاني - عكسها. في المواد الصلبة ، على عكس الهواء ، يمكن للصوت أن ينتقل في كلا الاتجاهين. من المثير للاهتمام أن سرعة الموجة الطولية عند نفس تردد التذبذب تكون دائمًا أعلى من سرعة الموجة المستعرضة. الفرق هو بضع ثوان.
تختلف درجات الصلب في محتوى الكربون (يحدد الصلابة) ، في عدد الإضافات غير المعدنية ، وما إلى ذلك. إليكم حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام. يبدو أنه إذا أخذنا نوعًا واحدًا من هذه السبيكة ، فإن سرعة الصوت في الفولاذ ستكون ثابتة ، لأنها تعتمد على المرونة. ومع ذلك ، فهي ليست كذلك. تميز هذه الخاصية مقاومة التشوه ، والتي يمكن أن تكون مختلفة: الالتواء ، والضغط ، والانحناء. يحدد نوع التأثير أيضًا سرعة الصوت. وهكذا ، تتباعد الموجة الطولية على طولالفولاذ المقاوم للصدأ بسرعة 5800 م / ث ، موجة ضغط - 5000 م / ث ، موجة القص والالتواء - 3100 م / ث.
