วัสดุชนิดใดที่รับคลื่นเสียงได้ดีที่สุด?

วัสดุที่มีน้ำหนักเบาจะส่งเสียงสั่นสะเทือนได้ดีกว่าวัตถุที่หนาแน่นและมีน้ำหนักมาก ความยืดหยุ่นของวัสดุหรือ "ความกระฉับกระเฉง" ของวัสดุก็มีความสำคัญเช่นกันสำหรับการส่งเสียง: สารที่มีความยืดหยุ่นน้อยกว่า เช่น โฟมแข็งและกระดาษจะดูดซับเสียงได้มากกว่าการพกพา วัสดุที่ดีที่สุดสำหรับการบรรทุกคลื่นเสียง ได้แก่ โลหะบางชนิด เช่น อลูมิเนียม และวัสดุแข็งอย่างเพชร

สูตรสำหรับความเร็วของเสียงในคุณสมบัติต่างๆ มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจว่าทำไมคุณสมบัติบางอย่างจึงให้เสียงที่ดีกว่า ความเร็วของคลื่นเสียงเท่ากับรากที่สองของคุณสมบัติยืดหยุ่นหารด้วยความหนาแน่นของวัตถุ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งวัตถุมีความหนาแน่นน้อยเท่าใด เสียงก็จะยิ่งเคลื่อนที่เร็วขึ้น และยิ่งมีความยืดหยุ่นมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งเดินทางเร็วขึ้น วัตถุจะส่งเสียงช้าลงหากไม่ยืดหยุ่นมากและหนาแน่นมาก

เสียงเดินทางด้วยอัตราที่เร็วที่สุดผ่านอะลูมิเนียมที่ 6,320 เมตรต่อวินาที เนื่องจากอะลูมิเนียมไม่หนาแน่นเป็นพิเศษ ซึ่งหมายความว่ามีมวลน้อยในปริมาตรที่กำหนด และมีความยืดหยุ่นสูงและสามารถเปลี่ยนแปลงรูปร่างได้ง่าย โปรดทราบว่าความยืดหยุ่นของวัสดุมีแนวโน้มที่จะผันผวนมากกว่าความหนาแน่น ดังนั้นจึงถือว่ามีความสำคัญมากกว่าในการทำความเข้าใจความเร็วของเสียงผ่านวัสดุที่กำหนด

ความเร็วเสียงที่เร็วที่สุดถัดไปคือ 4,600 เมตรต่อวินาทีในทองแดง ด้วยความยืดหยุ่นและความสามารถในการสั่นสะเทือนในสถานที่ได้ง่าย เสียงจึงเดินทางผ่านได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม มีความหนาแน่นมากกว่าอะลูมิเนียมมาก ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมจึงช้ากว่าอะลูมิเนียมเกือบสองในสาม

เสียงเดินทางได้ช้ากว่ามากแม้ว่าก๊าซและของเหลวจะเคลื่อนที่ได้ช้ากว่ามาก เนื่องจากโมเลกุลในแต่ละตัวไม่แข็งเหมือนของแข็ง ทำให้ความยืดหยุ่นของสารแต่ละตัวลดลงอย่างมาก ที่อุณหภูมิและความดันห้องปกติ ความเร็วของเสียงอยู่ที่ 343 เมตรต่อวินาที หรือช้ากว่าอะลูมิเนียมประมาณ 20 เท่า การวัดหนึ่งที่จะส่งผลต่อความเร็วคืออุณหภูมิ ยิ่งร้อนมากเท่าไหร่ เสียงก็จะยิ่งเคลื่อนผ่านเร็วขึ้นเพราะมันจะเพิ่มความเร็วของโมเลกุล ตัวอย่างเช่น เสียงเร็วกว่า 12 เมตรต่อวินาทีใน 40 องศาเซลเซียส เร็วกว่าใน 20 องศาเซลเซียส