Zvok se pojavi zaradi širjenja vala iz nihajočega telesa. Trdni predmeti, zlasti kovine in njihove zlitine, zrak, voda - vse to so mediji. Lahko proizvajajo zvok.
Mnogi so presenečeni nad situacijo, ko vlak še vedno ni na vidiku in ga ni mogoče slišati, in če prislonite uho na jeklene tirnice, bo zvok koles razločen. Očitno je razlog različna hitrost zvoka v jeklu in zraku. To vprašanje bo podrobneje obravnavano v članku.
Kako se zvočni val širi v trdnih snoveh
Upoštevajmo fiziko procesa. Zvok v jeklu, pa tudi v trdnih snoveh na splošno, se ne širi na enak način kot v plinih in tekočinah. To je razloženo z razlikami v strukturi snovi. Atomi trdnega telesa so med seboj povezani z nevidnimi električnimi silami. Skupaj tvorijo kristalno mrežo. Povezave delujejo kot vzmeti. Čenekateri atomi se premikajo, drugi se premikajo z njim.
Zvok v trdni snovi nastane z vibracijami delcev in njihovim širjenjem vzdolž kristalne mreže. Poleg tega so gibanja atomov urejena, imajo enako frekvenco in smer. Proces postane možen zaradi elastičnosti, to je sposobnosti telesa, da se upre pritisku. Ta lastnost in gostota določata, kako hitro se zvočni val širi. V kovinah se to zgodi desetkrat hitreje kot v zraku.
Kaj določa hitrost širjenja zvoka v jeklu
Če želite odgovoriti na to vprašanje, morate vedeti, kaj še igra vlogo v tem procesu. Poleg elastičnosti na hitrost zvoka vpliva tudi smer zvočnega vala. Je vzdolžna in prečna. Prvi se razhaja v smeri nihajnega gibanja, drugi pa proti njemu. V trdnih snoveh lahko zvok za razliko od zraka potuje v obe smeri. Zanimivo je, da je hitrost vzdolžnega vala pri enaki frekvenci nihanja vedno večja od hitrosti prečnega. Razlika je nekaj sekund.
Grade jekla se razlikujejo po vsebnosti ogljika (določa trdoto), po številu nekovinskih vključkov itd. Tu je še ena zanimivost. Zdi se, da če vzamemo eno vrsto te zlitine, bo hitrost zvoka v jeklu konstantna, saj je odvisna od elastičnosti. Vendar pa ni. Ta lastnost označuje odpornost proti deformaciji, ki je lahko različna: torzija, stiskanje, upogibanje. Vrsta udarca določa tudi hitrost zvoka. Tako se vzdolžni val razhajanerjavno jeklo pri hitrosti 5.800 m/s, kompresijski val - 5.000 m/s, strižni in torzijski val - 3.100 m/s.
