Schall entsteht durch die Ausbreitung einer Welle von einem schwingenden Körper. Festkörper, insbesondere Metalle und deren Legierungen, Luft, Wasser – all dies sind Medien. Sie können Geräusche erzeugen.
Viele sind überrascht von der Situation, wenn der Zug noch nicht zu sehen ist und nicht gehört werden kann, und wenn Sie Ihr Ohr an die Stahlschienen legen, wird das Geräusch der Räder deutlich sein. Offensichtlich liegt der Grund in der unterschiedlichen Schallgeschwindigkeit in Stahl und Luft. Dieses Problem wird im Artikel ausführlicher behandelt.
Wie sich eine Schallwelle in Festkörpern ausbreitet
Lassen Sie uns die Physik des Prozesses betrachten. Schall in Stahl sowie in Festkörpern im Allgemeinen breitet sich nicht auf die gleiche Weise aus wie in Gasen und Flüssigkeiten. Dies wird durch Unterschiede in der Struktur der Substanzen erklärt. Die Atome eines Festkörpers sind durch unsichtbare elektrische Kräfte miteinander verbunden. Zusammen bilden sie ein Kristallgitter. Glieder wirken wie Federn. Wenn einEinige Atome bewegen sich, andere bewegen sich mit.
Schall in einem Festkörper entsteht durch Schwingungen von Teilchen und deren Ausbreitung entlang des Kristallgitters. Außerdem sind die Bewegungen der Atome geordnet, haben die gleiche Frequenz und Richtung. Möglich wird der Prozess durch die Elastizität, also die Fähigkeit des Körpers, Druck zu widerstehen. Diese Eigenschaft und Dichte bestimmen, wie schnell sich eine Schallwelle ausbreitet. In Metallen geht das zehnmal schneller als in Luft.
Was bestimmt die Schallgeschwindigkeit in Stahl
Um diese Frage zu beantworten, müssen Sie wissen, was in diesem Prozess noch eine Rolle spielt. Neben der Elastizität beeinflusst die Richtung der Schallwelle die Schallgeschwindigkeit. Es ist längs und quer. Die erste divergiert in Richtung der Schwingungsbewegung und die zweite - dagegen. In Festkörpern kann sich Schall im Gegensatz zu Luft in beide Richtungen ausbreiten. Interessant ist, dass die Geschwindigkeit einer Longitudinalwelle bei gleicher Schwingungsfrequenz immer höher ist als die einer Transversalwelle. Der Unterschied beträgt ein paar Sekunden.
Stahlsorten unterscheiden sich im Kohlenstoffgeh alt (er bestimmt die Härte), in der Anzahl der nichtmetallischen Einschlüsse usw. Hier ist eine weitere interessante Tatsache. Wenn wir eine Art dieser Legierung nehmen, scheint die Schallgeschwindigkeit in Stahl konstant zu sein, da sie von der Elastizität abhängt. Dies ist jedoch nicht der Fall. Diese Eigenschaft charakterisiert den Verformungswiderstand, der unterschiedlich sein kann: Torsion, Druck, Biegung. Die Art des Aufpralls bestimmt auch die Schallgeschwindigkeit. Somit divergiert eine Longitudinalwelle entlangEdelstahl mit einer Geschwindigkeit von 5.800 m/s, Druckwelle - 5.000 m/s, Scher- und Torsionswelle - 3.100 m/s.
