อัตราเร็วของเสียง

อัตราเร็วของเสียง

          อัตราเร็วเสียงในตัวกลางหนึ่งๆก็คือ ระยะทางที่เสียงเดินทางในกลางนั้น ภายใน 1 วินาที อัตราเร็วเสียงในตัวกลางที่ต่างชนิดกัน ย่อมไม่เท่ากัน อัตราเร็วเสียงขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง เช่น ความหนาแน่น ความยืดหยุ่น เป็นต้น ดังนั้น เสียงจึงเดินทางในของแข็งได้เร็วกว่าในของเหลว และเสียงเดินทางในของเหลวได้ดีกว่าก๊าซ

            ถ้าพิจารณาเฉพาะก๊าซ พบว่า ถ้าก๊าซมีอุณหภูมิจะมีพลังงานจลน์มาก ดังนั้นการถ่ายทอดพลังงานจลน์จะเป็นไปด้วยดี เสียงก็จะมีอัตราเร็วเสียงสูงขึ้น จาการพิสูจน์โดยใช้ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ จะได้ว่า

“ อัตราเวลาของเสียง แปรผันโดยตรงกับรากที่สองของอุณหภูมิสัมบูรณ์ (K)”

ดังนั้น   V α  T หรือ V = 20.03  T

   จากการวัดอัตราเร็วของเสียงที่อุณหภูมิ 0℃ (273.15 K) มีค่า 331 m/s เมื่อใช้ประกอบกับสูตรข้างต้น และใช้ทฤษฎีทวินาม ไปประมาณ จะได้สูตรหาค่าประมาณของอัตราเสียงที่อุณหภูมิ  t℃

ได้ดังสูตร

V = 331 + 0.6t

 ( สูตรนี้ใช้ประมาณได้ดีช่วงอุณหภูมิ   -40 ถึง 40℃ เท่านั้น)

หมายเหตุ

1.เสียงไม่สามารถเดินทางผ่านสุญญากาศได้ เพราะไม่มีตัวกลางในการเคลื่อนที่ 
2. ในตัวกลางชนิดเดียว (ที่เดียวกัน) แม้แหล่งกำเนิดเสียงจะมีความถี่ต่างกัน แต่อัตราเร็วเสียงจะต้องเดียวกัน

การคำนวณการเคลื่อนที่ของเสียง

เสียงจะเคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วคงที่เสมอในตัวกลางหนึ่งๆ ฉะนั้น เมื่อมีการเคลื่อนที่จะใช้สมการตามสมการของคลื่น คือ