Science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wat is de frequentie van geluid in vaste stoffen?

De frequentie van geluid in vaste stoffen wordt bepaald door verschillende factoren:

* Materiaaleigenschappen: De Young's Modulus (een maat voor stijfheid) en dichtheid van de vaste stof beïnvloeden de geluidssnelheid aanzienlijk. Stijve en dichtere materialen hebben over het algemeen hogere geluidssnelheden.

* Modus van trillingen: Geluid in vaste stoffen kan in verschillende modi reizen, zoals longitudinale (compressiegolven) en transversale (afschuifgolven). Elke modus heeft een andere snelheid en daarom een ​​andere frequentie voor een bepaalde golflengte.

* Vorm en grootte van de vaste stof: De geometrie van het object kan de resonantiefrequenties beïnvloeden (natuurlijke frequenties waarbij het object gemakkelijk trilt).

Hier is een uitsplitsing:

* longitudinale golven: Deze reizen door compressie en uitbreiding van het materiaal. De snelheid van longitudinale golven in een vaste stof wordt gegeven door:

* v =√ (e/ρ)

* waar v is de snelheid, e is de modulus van Young en ρ is dichtheid.

* dwarsgolven: Deze reizen door afschuiving, of het verschuiven van materiële deeltjes loodrecht op de richting van golfvoortplanting. De snelheid van transversale golven wordt gegeven door:

* v =√ (g/ρ)

* waar g is de afschuifmodulus en ρ is dichtheid.

De frequentie van geluid (f) is gerelateerd aan de snelheid (v) en golflengte (λ) door:

* f =v/λ

Daarom wordt de frequentie van geluid in vaste stoffen bepaald door de materiaaleigenschappen, de trillingsmodus en de specifieke golflengte van de geluidsgolf.

Voorbeelden:

* Geluid reist sneller in staal dan in rubber omdat staal een hogere Young's modulus en dichtheid heeft.

* Een lange, dunne stalen staaf zal verschillende resonantiefrequenties hebben dan een korte, dikke stalen staaf vanwege hun verschillende geometrieën.

Opmerking:

* Het concept van "frequentie van geluid in vaste stoffen" is niet zo eenvoudig als de frequentie van geluid in lucht, omdat vaste stoffen meerdere trillingswijzen kunnen ondersteunen.

* Voor specifieke toepassingen zou u rekening moeten houden met de specifieke materiaaleigenschappen en de gewenste trillingsmodus.