Zvuk se pojavljuje zbog širenja talasa iz oscilirajućeg tijela. Čvrsti predmeti, posebno metali i njihove legure, zrak, voda - sve su to mediji. Mogu proizvoditi zvuk.
Mnogi su iznenađeni situacijom kada je voz još uvek van vidokruga i ne čuje se, a ako prislonite uvo na čelične šine, zvuk točkova će biti jasan. Očigledno, razlog je različita brzina zvuka u čeliku i zraku. O ovom pitanju će se detaljnije raspravljati u članku.
Kako se zvučni talas širi u čvrstim materijama
Razmotrimo fiziku procesa. Zvuk u čeliku, kao i u čvrstim tijelima općenito, ne širi se na isti način kao u plinovima i tekućinama. To se objašnjava razlikama u strukturi supstanci. Atomi čvrstog tijela međusobno su povezani nevidljivim električnim silama. Zajedno formiraju kristalnu rešetku. Karike se ponašaju kao opruge. Ako aneki atom se kreće, onda se drugi kreću s njim.
Zvuk u čvrstom stanju nastaje vibracijama čestica i njihovim širenjem duž kristalne rešetke. Štaviše, kretanja atoma su uređena, imaju istu frekvenciju i smjer. Proces postaje moguć zahvaljujući elastičnosti, odnosno sposobnosti tijela da se odupre pritisku. Ovo svojstvo i gustina određuju koliko se brzo širi zvučni talas. U metalima se to dešava deset puta brže nego u vazduhu.
Šta određuje brzinu širenja zvuka u čeliku
Da biste odgovorili na ovo pitanje, morate znati šta još igra ulogu u ovom procesu. Pored elastičnosti, na brzinu zvuka utiče i smer zvučnog talasa. Uzdužno je i poprečno. Prvi se razilazi u smjeru oscilatornog kretanja, a drugi - protiv njega. U čvrstim materijama, za razliku od vazduha, zvuk može da putuje u oba smera. Zanimljivo je da je brzina longitudinalnog talasa na istoj frekvenciji oscilovanja uvek veća od brzine poprečnog talasa. Razlika je nekoliko sekundi.
Gradovi čelika se razlikuju 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, jer ovisi o elastičnosti. Međutim, nije. Ovo svojstvo karakterizira otpornost na deformaciju, koja može biti različita: torzija, kompresija, savijanje. Vrsta udara također određuje brzinu zvuka. Dakle, uzdužni val divergira dužnerđajući čelik pri brzini od 5.800 m/s, kompresijski talas - 5.000 m/s, talas smicanja i torzije - 3.100 m/s.
