Rychlost zvuku

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Jump to navigation Jump to search

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

,

kde je tlak plynu při teplotě 0 °C, příslušná hustota a teplotní rozpínavost pro daný plyn.

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 ideálním plynu vyplývá, že pro rychlost zvuku v suchém vzduchu platí zhruba následující vztah:

  • 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

Šíření 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 v ideálním případě neobsahuje žádné částice.

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. Rudolf Faukner:Moderní fysika (1947)

Související články[editovat | editovat zdroj]