Care este valoarea vitezei sunetului

Viteza sunetului depinde în mare măsură de mediul sau materialele prin care se propagă undele sonore. Într-un fel se aud diverse sunete prin pereții de beton, printr-un paravan de plastic sau prin apă. Sunetul este un fenomen complex, care ne modelează viața și care ne ajută pas cu pas mai mult decât realizăm.

Sunetul face parte din viața noastră de zi cu zi: îl auzim când vorbim, când ascultăm muzică, când tună sau când bate cineva la ușă. Dar puțini se gândesc la faptul că sunetul călătorește cu viteze diferite, în funcție de mediul prin care trece. De aici apar multe fenomene interesante pe care le observăm fără să le înțelegem întotdeauna.

Ce sunt sunetele

Sunetele fac parte din fiecare moment al vieții noastre. Le auzim dimineața când sună alarma, în timpul unei conversații, când ascultăm muzică. Deși par ceva obișnuit, sunetele sunt rezultatul unui proces complex și fascinant, care are loc în jurul nostru în fiecare secundă.

Sunetul apare atunci când un obiect vibrează. Aceste vibrații pun în mișcare particulele din jur, iar energia se transmite mai departe sub formă de unde sonore. Pe scurt, sunetul este o formă de energie mecanică ce se propagă printr-un mediu precum aerul, apa sau diferite materiale solide. Fără un astfel de mediu, sunetul nu poate exista.

De exemplu:

• când vorbești, corzile vocale vibrează;
• când lovești o tobă, pielea instrumentului începe să tremure;
• când pornește o boxă, membrana difuzorului se mișcă foarte rapid înainte și înapoi.

Toate aceste vibrații creează unde sonore care ajung la urechile noastre.

Sunetul călătorește prin aer ca un val invizibil

Sunetul se propagă asemănător valurilor create atunci când arunci o piatră în apă. Numai că, în loc de apă, undele sonore circulă prin aer. Particulele de aer nu se deplasează pe distanțe mari, ci doar transmit vibrația de la una la alta, ca într-un lanț. Astfel, sunetul poate călători de la sursă până la urechea noastră.

Acesta este și motivul pentru care putem auzi o persoană care vorbește de la câțiva metri distanță sau zgomotul unui claxon din trafic de la câțiva zeci de metri distanță.

De ce nu există sunet în spațiu

În spațiu este aproape vid, adică nu există suficient aer sau alte particule care să transporte vibrațiile sonore. Din acest motiv, astronauții nu pot auzi sunete direct în spațiu fără echipamente speciale.

Chiar dacă în filme exploziile din spațiu sunt foarte zgomotoase, în realitate ar fi liniște completă.

Cum transformă urechea vibrațiile în sunete

Atunci când undele sonore ajung la ureche, ele pun în mișcare timpanul, o membrană foarte sensibilă aflată în interiorul urechii.

Timpanul transmite vibrațiile către trei oscioare extrem de mici:

• ciocanul,
• nicovala,
• scărița.

Acestea amplifică vibrațiile și le trimit către urechea internă, unde sunt transformate în semnale nervoase. Creierul interpretează apoi aceste semnale ca sunete: voce, muzică, zgomot sau șoapte.

Ce înseamnă frecvența sunetului

Sunetele pot fi grave sau ascuțite, iar acest lucru depinde de frecvență, adică de cât de repede vibrează sursa.

20 Hz−20 kHz20\ \text{Hz} – 20\ \text{kHz}20 Hz−20 kHz

Acesta este intervalul aproximativ pe care îl poate auzi urechea umană.

• Sunetele grave au frecvențe mici, precum tunetul sau vocea groasă.
• Sunetele înalte au frecvențe mari, precum ciripitul păsărilor.

Unele animale aud frecvențe pe care oamenii nu le pot percepe. De exemplu, câinii aud ultrasunete, iar liliecii se orientează folosindu-se de ele.

Exemple simple din viața de zi cu zi

• Dacă bați cu degetele în masă, lemnul începe să vibreze și produce sunet.
• Când vorbești la telefon, vocea este transformată în semnale electrice și apoi reconvertită în vibrații sonore.
• Atunci când pocnești un bici, vârful lui poate depăși viteza sunetului, iar de aici apare zgomotul puternic specific.

Ce este viteza sunetului

Viteza sunetului reprezintă distanța pe care o parcurge o undă sonoră într-o anumită perioadă de timp. În aer, la temperatura camerei, sunetul circulă cu aproximativ 343 de metri pe secundă. Asta înseamnă că într-o singură secundă poate străbate o distanță mai mare decât lungimea a trei terenuri de fotbal.

Sunetul nu poate exista în vid, adică într-un spațiu complet gol. El are nevoie de particule prin care să se transmită: aer, apă, metal, lemn sau alte materiale.

De ce sunetul circulă diferit prin diverse materiale

Viteza sunetului depinde foarte mult de cât de apropiate sunt particulele dintr-un material.

În aer

Aerul este un gaz, iar particulele sale sunt mai răsfirate. Din acest motiv, sunetul se propagă mai lent.

Exemplu din viața reală: atunci când vezi fulgerul, lumina ajunge instantaneu la ochii tăi, dar tunetul se aude câteva secunde mai târziu, pentru că sunetul circulă mult mai încet decât lumina.

În apă

În apă, particulele sunt mai apropiate decât în aer, așa că sunetul circulă mult mai rapid, cu aproximativ 1.500 de metri pe secundă.

De aceea, balenele și delfinii pot comunica pe distanțe foarte mari în ocean. Tot din acest motiv, dacă ești într-o piscină și cineva lovește marginea bazinului, zgomotul se poate auzi foarte clar sub apă.

În metale și materiale solide

În solide, particulele sunt foarte compacte, iar vibrațiile se transmit extrem de repede. În oțel, de exemplu, viteza sunetului poate depăși 5.000 de metri pe secundă.

Un exemplu cunoscut este cel al căilor ferate. Dacă apropii urechea de șină, poți auzi trenul venind mult mai devreme decât prin aer, deoarece sunetul circulă mai rapid prin metal.

Temperatura influențează viteza sunetului

Și temperatura joacă un rol important. În aer cald, particulele se mișcă mai repede, iar sunetul circulă mai rapid. În aer rece, viteza scade.

Acesta este unul dintre motivele pentru care sunetele pot părea mai clare în anumite dimineți reci sau după ploaie.

Ce înseamnă „bariera sunetului”

Atunci când un avion atinge sau depășește viteza sunetului, apare fenomenul numit „boom sonic”, un zgomot puternic produs de comprimarea undelor sonore.

vsunetului≈343 m/sv_{sunetului}\approx 343\ \text{m/s}vsunetului​≈343 m/s

Avioanele militare supersonice pot zbura mai repede decât această viteză, iar în acel moment produc unda de șoc auzită la sol.

Cum se calculează viteza sunetului și de ce diferă de la un material la altul

Sunetul nu se deplasează la întâmplare. La fel ca orice obiect aflat în mișcare, și undele sonore au o anumită viteză, care poate fi calculată prin formule simple din fizică. Chiar dacă explicațiile par complicate la prima vedere, principiul este ușor de înțeles atunci când este explicat pe înțelesul tuturor.

Ce este viteza sunetului

Viteza sunetului reprezintă distanța pe care o parcurge o undă sonoră într-o anumită perioadă de timp. Ea se măsoară în metri pe secundă (m/s).

Cu alte cuvinte, viteza arată cât de repede ajunge sunetul dintr-un loc în altul.

Formula generală a vitezei este:

v=dtv=\frac{d}{t}v=td​

unde:

• v reprezintă viteza;
• d este distanța parcursă;
• t reprezintă timpul.

Aceeași formulă este folosită și pentru undele sonore.

Cum se aplică formula în cazul sunetului

În cazul sunetului, distanța este înlocuită cu lungimea de undă, notată cu litera grecească lambda (λ). Lungimea de undă reprezintă distanța dintre două comprimări succesive ale aerului produse de vibrații.

Astfel, formula vitezei sunetului devine:

v=λtv=\frac{\lambda}{t}v=tλ​

Această formulă poate fi scrisă și sub altă formă:

v=λ×fv=\lambda \times fv=λ×f

unde:

• λ (lambda) este lungimea de undă;
• f este frecvența sunetului.

Ce este frecvența

Frecvența arată de câte ori vibrează un sunet într-o secundă și se măsoară în Hertz (Hz).

De exemplu:

• un sunet grav are o frecvență mică;
• un sunet ascuțit are o frecvență mare.

Urechea umană poate auzi, în general, sunete cu frecvențe între:

20 Hz−20 000 Hz20\ \text{Hz} – 20\,000\ \text{Hz}20 Hz−20000 Hz

Ce valoare are viteza sunetului

Viteza sunetului diferă în funcție de mediul prin care se propagă și de temperatură.

În aer uscat, la temperatura de 0°C, viteza sunetului este:

v≈331,2 m/sv\approx 331{,}2\ \text{m/s}v≈331,2 m/s

La 20°C, viteza crește la aproximativ:

v≈343,2 m/sv\approx 343{,}2\ \text{m/s}v≈343,2 m/s

Asta înseamnă că sunetul poate parcurge aproximativ 1,6 kilometri în doar 5 secunde.

Viteza sunetului prin diverse materiale

Sunetul se propagă diferit deoarece fiecare material are:

• o anumită densitate;
• un anumit grad de elasticitate.

În materialele în care particulele sunt mai apropiate și mai rigide, vibrațiile se transmit mai repede.

În aer

Aerul este un gaz, iar particulele sale sunt mai răsfirate. Din acest motiv, sunetul circulă relativ lent.

În apă

În apă, particulele sunt mai apropiate, astfel că sunetul se transmite mult mai rapid:

v≈1482 m/sv\approx 1482\ \text{m/s}v≈1482 m/s

Adică de peste patru ori mai repede decât în aer.

În oțel

În materiale solide precum oțelul, particulele sunt foarte compacte, iar vibrațiile se propagă extrem de rapid:

v≈4512 m/sv\approx 4512\ \text{m/s}v≈4512 m/s

Aceasta este o viteză de aproximativ 13 ori mai mare decât în aer.

În diamant

Diamantul este unul dintre cele mai rigide materiale cunoscute, iar sunetul poate circula prin el cu viteze uriașe:

v≈12000 m/sv\approx 12000\ \text{m/s}v≈12000 m/s

Aceasta este aproape limita maximă la care sunetul se poate deplasa în condiții normale.

Exemple simple din viața de zi cu zi

• Dacă vezi un fulger, lumina ajunge instantaneu, dar tunetul se aude mai târziu deoarece sunetul circulă mai încet decât lumina.
• Un tren poate fi auzit mai repede dacă apropii urechea de șină, deoarece metalul transmite sunetul mai rapid decât aerul.
• Scafandrii pot auzi zgomote sub apă de la distanțe foarte mari tocmai pentru că apa conduce sunetul foarte eficient.

Deși formulele fizice par uneori complicate, ele explică un fenomen pe care îl folosim în fiecare zi fără să ne dăm seama: modul în care sunetele călătoresc prin lumea din jurul nostru.

Urmărește-ne pe Google News

PE ACELAȘI SUBIECT

   

Ce este efectul Bernoulli Citește mai multe

De ce strănutăm sau lăcrimăm când ne uităm la soare? Citește mai multe

De ce simțim nevoia să „trosnim” degetele? Citește mai multe

De ce căscăm când vedem pe altcineva căscând? Citește mai multe

De ce dormim mai bine cu un picior scos de sub pătură? Citește mai multe

Punctele de suspensie: cum și când se folosesc și câte sunt, de fapt Citește mai multe

De ce se poartă blugii rupți în genunchi Citește mai multe

De ce oamenii au amprente digitale diferite Citește mai multe

Ce este vita Wagyu şi de ce este atât de scumpă Citește mai multe

De ce sunt îngropaţi morţii la 2 metri adâncime Citește mai multe