2. Tốc Độ Âm Thanh Là Bao Nhiêu?
Tốc độ âm thanh không phải là một giá trị cố định mà thay đổi tùy thuộc vào môi trường mà sóng âm di chuyển qua. Trong không khí, tốc độ âm thanh chịu ảnh hưởng lớn từ nhiệt độ và độ ẩm của môi trường. Dưới đây là một số thông tin về tốc độ âm thanh trong các môi trường và điều kiện khác nhau:
2.1 Tốc Độ Âm Thanh Trong Không Khí
Trong không khí, tốc độ âm thanh được đo bằng đơn vị mét trên giây (m/s). Tốc độ này thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ của không khí:
- Ở 0°C (32°F): Tốc độ âm thanh khoảng 331 m/s.
- Ở 20°C (68°F): Tốc độ âm thanh khoảng 343 m/s.
- Ở 30°C (86°F): Tốc độ âm thanh khoảng 350 m/s.
Với mức nhiệt độ 20°C, âm thanh trong không khí sẽ có vận tốc:
- Vận tốc âm thanh = 343 m/s (mét trên giây)
- Vận tốc âm thanh = 12348 km/h (kilômét trên giờ)
- Vận tốc âm thanh = 1,2348 km/s (kilômét trên giây)
- Vận tốc âm thanh = 343 m/s (mét mỗi giây)
- Vận tốc âm thanh = 767 mph (dặm mỗi giờ)
- Vận tốc âm thanh = 1,125,328 ft/h (feet mỗi giờ)
2.2 Tốc Độ Âm Thanh Trong Nước
Tốc độ âm thanh trong nước (thường là nước ngọt) nhanh hơn rất nhiều so với trong không khí, khoảng 1,484 m/sở nhiệt độ 25°C. Tốc độ này cũng thay đổi tùy vào nhiệt độ và độ mặn của nước, với nước biển có thể có tốc độ âm thanh cao hơn một chút.
Các đơn vị đo lường:
- Vận tốc âm thanh = 1,480 m/s (mét mỗi giây)
- Vận tốc âm thanh = 5,328 km/h (kilômét mỗi giờ)
- Vận tốc âm thanh = 1,48 km/s (kilômét trên giây)
- Vận tốc âm thanh = 4,860 ft/s (feet trên giây)
2.3 Tốc Độ Âm Thanh Trong Kim Loại
Tốc độ âm thanh trong các vật liệu rắn, đặc biệt là kim loại, thường rất cao. Ví dụ:
- Trong thép: Tốc độ âm thanh có thể đạt đến 5,100 m/s.
- Trong đồng: Tốc độ âm thanh là khoảng 4,700 m/s.
Tốc độ âm thanh trong các chất rắn là rất nhanh do mật độ cao và cấu trúc phân tử của các vật liệu này.
2.4 Tốc Độ Âm Thanh Trong Chân Không
Trong chân không, sóng âm không thể truyền đi vì không có chất môi trường để truyền sóng. Vì vậy, tốc độ âm thanh bằng 0trong chân không.
Tóm lại, tốc độ âm thanh phụ thuộc rất nhiều vào môi trường mà nó di chuyển qua, với các chất rắn và lỏng cho phép sóng âm truyền đi nhanh hơn so với trong khí.
3. Các ảnh hưởng từ môi trường tới tốc độ âm thanh
Tốc độ âm thanh phụ thuộc mạnh mẽ vào môi trường truyền dẫn. Môi trường truyền âm là nơi mà âm thanh có thể di chuyển, thông qua sự giao động của các phân tử trong đó. Dưới đây là các yếu tố môi trường chính ảnh hưởng đến tốc độ truyền âm của âm thanh:
- Nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ âm thanh trong không khí. Khi nhiệt độ của môi trường tăng, các phân tử trong không khí di chuyển nhanh hơn, làm giảm mật độ không khí, từ đó giảm sức cản của môi trường đối với âm thanh. Kết quả là âm thanh được truyền đi nhanh hơn. Ví dụ, ở nhiệt độ 32°F (0°C), tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 1,087 feet/giây, trong khi ở 68°F (20°C), tốc độ âm thanh đạt khoảng 1,127 feet/giây.
- Mật độ môi trường: Mật độ của môi trường cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ âm thanh. Trong môi trường có mật độ cao, như nước hay các vật liệu rắn (ví dụ: thép), âm thanh sẽ di chuyển nhanh hơn so với trong không khí. Điều này là do mật độ cao giúp các phân tử trong môi trường truyền năng lượng âm thanh dễ dàng hơn.
- Độ đàn hồi của môi trường: Độ đàn hồi của môi trường là khả năng của môi trường trong việc phản hồi lại sự thay đổi. Khi độ đàn hồi tăng (chẳng hạn như trong kim loại), âm thanh sẽ truyền đi nhanh hơn. Ngược lại, nếu độ đàn hồi thấp (như trong không khí hay nước), tốc độ âm thanh sẽ chậm hơn. Trong môi trường có độ đàn hồi cao và mật độ thấp, âm thanh có thể di chuyển nhanh hơn, như trong thép hay các vật liệu rắn khác.
- Độ ẩm của môi trường: Mặc dù độ ẩm chủ yếu ảnh hưởng đến âm thanh trong không khí, nó cũng góp phần vào sự thay đổi tốc độ truyền âm. Khi không khí có độ ẩm cao, các phân tử nước có thể giúp các phân tử không khí di chuyển nhanh hơn, làm tăng tốc độ âm thanh. Độ ẩm cao giúp không khí ít đặc hơn, từ đó giảm mật độ không khí và tăng tốc độ âm thanh.
Tham khảo thêm:
