Vận tốc âm thanh là gì và âm thanh truyền trong không khí nhanh như thế nào là một câu hỏi rất thường gặp. Để làm rõ và giải đáp những thắc mắc này, mời bạn tham khảo bài viết sau.
1. Tìm hiểu chung về vận tốc âm thanh
Vận tốc âm thanh là quãng đường mà sóng âm truyền được trong một đơn vị thời gian khi nó truyền qua một môi trường. Ở 20°C (68°F), vận tốc âm thanh trong không khí xấp xỉ 343 mét/giây (khoảng 1.235 km/h; 1.125 ft/s; 767 dặm/giờ; 667 kn).
Tốc độ của âm thanh phụ thuộc vào nhiệt độ, thay đổi vài mét mỗi giây, tùy thuộc vào loại không khí tồn tại trong môi trường mà sóng âm thanh đi qua.
- Tên gọi: Vận tốc âm thanh hoặc Tốc độ âm thanh
- Tên gọi trong trong tiếng Anh: Speed of sound
- Ký hiệu: c
2. Vận tốc âm thanh trong không khí
Như đã đề cập trước đó, ở 20°C (68°F), vận tốc âm thanh trong không khí xấp xỉ 343 mét trên giây. Để tham khảo cụ thể hơn, chúng ta có bảng tốc độ âm thanh tính theo đơn vị mét và hải lý bên dưới.
2.1 Vận tốc âm thanh tính theo hệ mét (m)
- Vận tốc âm thanh = 1,234.8 km/h
- Vận tốc âm thanh = 1.2348 km/s
- Vận tốc âm thanh = 0.343 m/h
- Vận tốc âm thanh = 343 m/s
- Vận tốc âm thanh = 343,000 mm/s
- Vận tốc âm thanh = 343,000,000 µm/s
2.2 Vận tốc âm thanh theo hệ đo lường hàng hải và hệ Anh/Mỹ
- Vận tốc âm thanh = 0.231 mph
- Vận tốc âm thanh =767.269 mps
- Vận tốc âm thanh = 1,125.328 ft/h
- Vận tốc âm thanh = 4,051,181.1 ft/s
- Vận tốc âm thanh = 666,739 knot
3. Vận tốc âm thanh có thể thay đổi theo môi trường
Theo các phép đo của các nhà nghiên cứu, âm thanh di chuyển với tốc độ 343 m/s trong không khí, di chuyển với tốc độ 1,481 m/s trong nước (nhanh hơn gần 4,3 lần so với trong không khí) và di chuyển với tốc độ 5,120 m. /s trong sắt (nhanh gấp 15 lần so với trong không khí). Trong một vật liệu đặc biệt như kim cương, âm thanh truyền đi với tốc độ cực nhanh 12.000 mét trên giây (12 km/s hoặc 39.000 ft/s) - nhanh hơn 35 lần so với trong không khí.
Tốc độ truyền âm liên quan đến tính chất của môi trường mà nó đi qua; nó tỷ lệ thuận với căn bậc hai của mô đun đàn hồi trung gian của môi trường và tỷ lệ nghịch với mật độ trung gian của nó. Chất rắn và chất lỏng có tỷ trọng lớn hơn không khí; Nếu chúng ta suy luận dựa trên yếu tố này, thì tốc độ truyền âm thanh trong những môi trường như vậy sẽ chậm hơn trong không khí. Tuy nhiên, do môđun đàn hồi trung gian của chất rắn và chất lỏng nên vận tốc truyền âm của chúng nhanh hơn nhiều.
Trong quá trình truyền âm, các phần tử trong môi trường trung gian dao động qua lại về vị trí cân bằng của chúng. Nếu hạt nào tự tách ra thì các hạt xung quanh sẽ kéo nó về vị trí cân bằng đó.
4. So sánh vận tốc âm thanh và vận tốc ánh sáng
Âm thanh không thể truyền trong chân không trong khi ánh sáng có thể dễ dàng truyền đi trong môi trường này. Ví dụ, các nhà du hành vũ trụ có thể nhìn thấy nhau trên mặt trăng (thông qua ánh sáng) nhưng họ không thể nói chuyện với nhau vì bầu khí quyển của mặt trăng là chân không.
Tốc độ ánh sáng truyền trong chân không là tốc độ cao nhất mà một photon có thể đạt được. Tốc độ âm thanh không phải như vậy - tốc độ âm thanh có liên quan đến tính đàn hồi của môi trường và tính chất của nó.
Tốc độ âm thanh luôn chậm hơn tốc độ ánh sáng khi so sánh trong cùng một môi trường chân không với điều kiện và nhiệt độ bằng nhau.
Ánh sáng là sóng điện từ ngang, còn âm thanh là sóng cơ học dọc.
5. Tốc độ siêu thanh - Vận tốc siêu thanh
Tốc độ âm thanh nhanh hơn tốc độ chuyển động trong cùng một môi trường. Trong điều kiện khí quyển bình thường, tốc độ lớn hơn 343 m/s hoặc 1235 km/h được coi là tốc độ siêu âm.
Tốc độ lớn hơn Mach 5, hay 5 lần 343 m/s, được gọi là tốc độ siêu âm. Các hiện tượng liên quan đến các vật thể chuyển động với tốc độ siêu âm được mô tả và gọi là hiện tượng siêu thanh. Thuật ngữ siêu âm đôi khi được sử dụng trong những trường hợp này, mặc dù siêu âm chỉ được sử dụng khi tần số âm thanh cao hơn ngưỡng nghe của con người (trên 20kHz).
Chúng tôi hy vọng rằng thông qua bài viết này, bạn đã có thêm kiến thức về tốc độ âm thanh. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, vui lòng để lại trong phần bình luận. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết.
