Rychlost zvuku

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Rychlost zvuku je rychlost, jakou se zvukové vlny šíří prostředím. Často se tímto pojmem myslí rychlost zvuku ve vzduchu, která závisí na atmosférických podmínkách - největší vliv na její hodnotu má teplota vzduchu.

Rychlost zvuku v ideálním plynu[editovat | editovat zdroj]

V ideálním plynu pro rychlost zvuku platí vzorec

c = \sqrt{\kappa\frac{p_0}{\rho_o}}\left(1+\frac{1}{2}\gamma\cdot t\right),

kde p_0 je tlak plynu při teplotě 0 °C, \rho_0 příslušná hustota a \gamma Poissonova konstanta pro daný plyn (její hodnota je 7/5 = 1,4 pro běžné dvouatomové molekuly plynů).

Historie měření rychlosti zvuku[editovat | editovat zdroj]

První, kdo se pokusil změřit rychlost zvuku ve vzduchu, byl Marin Mersenne. Při pokusech s kanónem naměřil rychlost 428 m/s. Rychlost zvuku ve vodě poprvé přesně měřili Jean-Daniel Colladon a Charles Sturm. Na ženevském jezeře postavili v roce 1827 dvě loďky do vzdálenosti 13487 m. Speciální zařízení zároveň uhodilo do zvonu, ponořeného do vody a odpálilo nálož střelného prachu. Pozorovatel na druhé loďce naměřil rozdíl mezi akustickým a optickým signálem 9,4 s, což odpovídá 1435 m/s.[1]

Rychlosti zvuku v některých látkách[editovat | editovat zdroj]

Látka Rychlost (m.s-1)
Vodík (0 °C) 1270
Oxid uhličitý (25 °C) 259
Kyslík (25 °C) 316
Suchý vzduch (0 °C) 331,4
Suchý vzduch (25 °C) 346,3
Helium (0 °C) 970
Rtuť (20 °C) 1400
Destilovaná voda (25 °C) 1497
Mořská voda (13 °C) 1500
Led (-4 °C) 3250
Stříbro (20 °C) 2700 / 3700
Měď (20 °C) 3500 / 4720
Sklo (20 °C) 5200
Ocel (20 °C) 5000 / 6000
Hliník (20 °C) 5200 / 6400

U pevných látek záleží měření na tom, jestli se měří podélné vlnění v kompaktní hmotě, nebo příčné vlnění na tyči. V kompaktní hmotě je rychlost vyšší.

Rychlost zvuku ve vzduchu[editovat | editovat zdroj]

Přibližná (červeně) a skutečná (zeleně) závislost rychlosti zvuku na teplotě.
Vlevo uvedený lineární vzorec lze proto použít jen v okolí několika desítek stupňů od teploty 0°C

Ze vzorce pro rychlost zvuku v ideální plynu vyplývá, že pro rychlost zvuku v suchém vzduchu platí zhruba následující vztah:

c = \left(331,57 + 0,607\cdot t \right) m.s-1
  • t je teplota ve stupních Celsia.
  • Rychlost zvuku tedy závisí jen na teplotě, nikoliv na tlaku.
  • Tento zjednodušený vzorec je se zanedbatelnou chybou použitelný přibližně v rozsahu od -100°C do 100°C.


Následující tabulka udává přibližné rychlosti zvuku v různých nadmořských výškách:

Nadmořská výška Teplota vzduchu (°C) Rychlost (m.s-1)
Hladina moře 15 340
11 000 m - 20 000 m -57 295
29 000 m -48 301

Rychlost zvuku ve vakuu[editovat | editovat zdroj]

K šíření zvuku je potřeba nějakého látkového prostředí. To je takové prostředí, ve kterém jsou nějaké částice - například částice plynů ve vzduchu. Proto se zvuk nešíří ve vakuu, které neobsahuje žádné částice.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Rudolf Faukner:Moderní fysika (1947)

Související články[editovat | editovat zdroj]