Otevřít hlavní menu

Rychlost zvuku je rychlost, jakou se zvukové vlny šíří prostředím. Často se tímto pojmem myslí rychlost zvuku ve vzduchu, která závisí na atmosférických podmínkách – největší vliv na její hodnotu má teplota vzduchu. Při teplotě 20 °C je rychlost zvuku v suchém vzduchu 343 m/s, tj. 1235 km/h.

Rychlost zvuku v ideálním plynuEditovat

V ideálním plynu pro rychlost zvuku platí vzorec

 ,

kde   je tlak plynu při teplotě 0 °C,   příslušná hustota a   teplotní rozpínavost pro daný plyn.

Historie měření rychlosti zvukuEditovat

První, kdo se pokusil změřit rychlost zvuku ve vzduchu, byl Marin Mersenne. Při pokusech s kanónem naměřil rychlost 428 m/s. Rychlost zvuku ve vodě poprvé přesně měřili Jean-Daniel Colladon a Charles Sturm. Na ženevském jezeře postavili v roce 1827 dvě loďky do vzdálenosti 13487 m. Speciální zařízení zároveň uhodilo do zvonu, ponořeného do vody a odpálilo nálož střelného prachu. Pozorovatel na druhé loďce naměřil rozdíl mezi akustickým a optickým signálem 9,4 s, což odpovídá 1435 m/s.[1]

Rychlosti zvuku v některých látkáchEditovat

Látka Rychlost m/s Rychlost km/h
Oxid uhličitý (25 °C) 259 932
Kyslík (25 °C) 316 1138
Suchý vzduch (0 °C) 331 1193
Suchý vzduch (20 °C) 343 1235
Suchý vzduch (25 °C) 346 1247
Helium (0 °C) 970 3492
Vodík (0 °C) 1270 4572
Rtuť (20 °C) 1400 5040
Destilovaná voda (25 °C) 1497 5389
Mořská voda (13 °C) 1500 5400
Led (−4 °C) 3250 11700
Stříbro (20 °C) 2700 / 3700 9720 / 13320
Měď (20 °C) 3500 / 4720 12600 / 16992
Ocel (20 °C) 5000 / 6000 18000 / 21600
Sklo (20 °C) 5200 18720
Hliník (20 °C) 5200 / 6400 18720 / 23040

U pevných látek záleží měření na tom, jestli se měří podélné vlnění v kompaktní hmotě, nebo příčné vlnění na tyči. V kompaktní hmotě je rychlost vyšší.

Rychlost zvuku ve vzduchuEditovat

 
Přibližná (červeně) a skutečná (zeleně) závislost rychlosti zvuku na teplotě.
Vlevo uvedený lineární vzorec lze proto použít jen v okolí několika desítek stupňů od teploty 0°C

Ze vzorce pro rychlost zvuku v ideálním plynu vyplývá, že pro rychlost zvuku v suchém vzduchu platí zhruba následující vztah:

 
  •   je teplota ve stupních Celsia.
  • Rychlost zvuku tedy závisí jen na teplotě, nikoliv na tlaku.
  • Tento zjednodušený vzorec je se zanedbatelnou chybou použitelný přibližně v rozsahu od −100 °C do 100 °C.

Následující tabulka udává přibližné rychlosti zvuku v různých nadmořských výškách:

Nadmořská výška Teplota vzduchu Rychlost m/s Rychlost km/h
hladina moře 015 °C 340 1224
11 000 m – 20 000 m −57 °C 295 1062
29 000 m −48 °C 301 1084

Šíření zvuku ve vakuuEditovat

K šíření zvuku je potřeba nějakého látkového prostředí. To je takové prostředí, ve kterém jsou nějaké částice – například částice plynů ve vzduchu. Proto se zvuk nešíří ve vakuu, které v ideálním případě neobsahuje žádné částice.

ReferenceEditovat

  1. Rudolf Faukner:Moderní fysika (1947)

Související článkyEditovat