science >> Wetenschap >  >> Fysica

Welke materialen dragen geluidswaves het beste?

Lichte materialen dragen geluidstrillingen beter over dan dichte, zware voorwerpen. De elasticiteit van een materiaal of "veerkracht" is ook belangrijk voor het overbrengen van geluid: minder elastische stoffen zoals harde schuimen en papier absorberen meer geluid dan het draagt. De beste materialen voor het dragen van geluidsgolven zijn onder andere metalen zoals aluminium en harde stoffen zoals diamant.

Snelheid van geluidsformule

De formule voor de snelheid van geluid in verschillende eigenschappen is cruciaal voor het begrijpen waarom bepaalde eigenschappen beter klinken. De snelheid van een geluidsgolf is gelijk aan de vierkantswortel van de elastische eigenschap gedeeld door de dichtheid van het object. Met andere woorden, hoe minder dicht een object is, hoe sneller het geluid reist, en hoe elastischer het is, hoe sneller het geluid reist. Een object zal het geluid dus langzamer uitvoeren als het niet erg elastisch is en erg compact.

Geluid in aluminium

Geluid reist met een van de snelste snelheden door aluminium, op 6.320 meter per seconde. Dit komt doordat aluminium niet bijzonder dicht is - wat betekent dat het weinig massa heeft in een bepaald volume - en extreem elastisch is en gemakkelijk van vorm kan veranderen. Merk op dat de elasticiteit van een materiaal de neiging heeft meer te fluctueren dan de dichtheid en daarom wordt beschouwd als belangrijker voor het begrijpen van de snelheid van geluid door het gegeven materiaal.

Geluid in koper

De op een na hoogste snelheid voor het geluid is 4.600 meter per seconde in koper. Met zijn elasticiteit en dus het vermogen om gemakkelijk op zijn plaats te trillen, gaat het geluid snel door. Het is echter veel dichter dan aluminium, wat verklaart waarom het bijna twee derde langzamer is dan aluminium.

Niet-vaste stoffen

Geluid reist veel trager, maar gas en vloeistoffen omdat de moleculen in elk is niet zo rigide als die in een vaste stof, waardoor de elasticiteit van elke stof aanzienlijk afneemt. Bij normale kamertemperatuur en -druk is de geluidssnelheid 343 meter per seconde, of ongeveer 20 keer langzamer dan in aluminium. Een meting die de snelheid beïnvloedt, is de temperatuur - hoe heter iets is, hoe sneller het geluid zich verplaatst, omdat het de snelheid van de moleculen verhoogt. Het geluid is bijvoorbeeld sneller 12 meter per seconde bij 40 graden Celsius dan bij 20 graden Celsius.