Millised materjalid kannavad helilaineid kõige paremini?

Kerged materjalid kannavad helivibratsiooni paremini kui tihedad ja rasked esemed. Heli edastamiseks on oluline ka materjali elastsus või "vetruvus": vähem elastsed ained, nagu kõvad vahud ja paber, neelavad heli tõenäolisemalt kui seda. Parimad helilainete kandmise materjalid on mõned metallid nagu alumiinium ja kõvad ained nagu teemant.

Heli valemi kiirus

Erinevate omaduste heli kiiruse valem on ülioluline, et mõista, miks teatud omadused heli paremini kannavad. Helilaine kiirus on võrdne elastse omaduse ruutjuurega jagatud objekti tihedusega. Teisisõnu, mida vähem tihe on ese, seda kiiremini heli liigub ja mida elastsem see on, seda kiiremini heli liigub. Seetõttu juhib objekt heli aeglasemalt, kui see pole eriti elastne ja väga tihe.

Heli alumiiniumist

Heli liigub alumiiniumi kaudu ühe kiireima kiirusega, kiirusega 6320 meetrit sekundis. Selle põhjuseks on asjaolu, et alumiinium ei ole eriti tihe - see tähendab, et sellel on antud mahus vähe massi - ning see on äärmiselt elastne ja võimeline kergesti kuju muutma. Pange tähele, et materjali elastsus kipub kõikuma rohkem kui selle tihedus ja seetõttu peetakse seda olulisemaks antud materjali kaudu helikiiruse mõistmiseks.

Heli vasest

Järgmine kiireim helikiirus on 4600 meetrit sekundis vask. Oma elastsuse ja seeläbi võimete abil hõlpsalt oma kohal vibreerida liigub heli kiiresti läbi. Kuid see on palju tihedam kui alumiinium, mis seletab, miks see on peaaegu kaks kolmandikku aeglasem kui alumiinium.

Mitte tahked

Heli liigub gaasi ja vedelike kaudu palju aeglasemalt, sest kummagi molekulid ei ole nii jäigad kui tahkes olevad, vähendades oluliselt iga aine elastsust. Normaalsel toatemperatuuril ja -rõhul on helikiirus 343 meetrit sekundis ehk umbes 20 korda aeglasem kui alumiiniumil. Üks kiirust mõjutav mõõtmine on temperatuur - mida kuumem on midagi, seda kiiremini heli selle kaudu liigub, kuna see suurendab molekulide kiirust. Näiteks heli on 40 kraadi Celsiuse järgi 12 meetrit sekundis kiirem kui 20 kraadi juures.

  • Jaga
instagram viewer