Rychlost zvuku

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

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. Při teplotě 20 °C je rychlost zvuku v suchém vzduchu 343 m/s, tj. 1235 km/h.

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 Rychlost km/h
Oxid uhličitý (25 °C) 259 932
Kyslík (25 °C) 316 1138
Suchý vzduch (0 °C) 331 1193
Suchý vzduch (20 °C) 343 1235
Suchý vzduch (25 °C) 346 1247
Helium (0 °C) 970 3492
Vodík (0 °C) 1270 4572
Rtuť (20 °C) 1400 5040
Destilovaná voda (25 °C) 1497 5389
Mořská voda (13 °C) 1500 5400
Led (−4 °C) 3250 11700
Stříbro (20 °C) 2700 / 3700 9720 / 13320
Měď (20 °C) 3500 / 4720 12600 / 16992
Ocel (20 °C) 5000 / 6000 18000 / 21600
Sklo (20 °C) 5200 18720
Hliník (20 °C) 5200 / 6400 18720 / 23040

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 Rychlost m/s Rychlost km/h
hladina moře 015 °C 340 1224
11 000 m – 20 000 m −57 °C 295 1062
29 000 m −48 °C 301 1084

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]