Šíří se zvuk rychleji u Karibského moře, nebo u Baltu?
Foto: sepavone / Depositphotos
Zvuk není nic jiného než série stlačení a uvolnění vzduchu. Pokud se molekuly zvuku pohybují nějakou určitou rychlostí, existuje omezení, jak rychle se ten vzduch může stlačit a rozpínat.
Děje se to díky tomu, že molekuly se nemohou stlačovat a rozpínat rychleji, než jak se dokážou přiblížit jedna k druhé a zase se oddálit, odkrývá široké veřejnosti tajemství fyzikálních jevů americký chemik a profesor Robert L. Wolke, který ve svých knihách vysvětloval každodenní jevy světa netechnickým jazykem srozumitelným všem.
Předchozí vysvětlení nás konečně přivádí k důvodu, proč rychlost pohybu molekul vzduchu vytváří omezení rychlosti, jíž se může šířit zvuk - omezení rychlosti šíření zvuku v daném vzduchu.
Jako včelí roj
„Vzduch je samozřejmě tvořený molekulami, především molekulami dusíku a kyslíku. Ve všech plynech molekuly zběsile poletují prostorem všemi směry jako roj šílených včel,“ připodobňuje Wolke v knize Co Eistein vyprávěl svému holiči pohyb vzduchu k pohybu blanokřídlých živočichů.
Pro představu dodává: „Například molekuly kyslíku ve vzduchu pokojové teploty uhánějí průměrnou rychlostí 1720 km za hodinu. Čím je vzduch teplejší, tím rychleji včelky poletují.“
Karibik, nebo Balt?
A nyní se dostáváme k odpovědi na otázku v titulku našeho článku. Zvuk se šíří rychleji v teplém vzduchu než ve studeném, protože teplejší molekuly se pohybují rychleji, a tím jsou tvrdší i jejich nárazy.
Například rychlost zvuku na hladině moře, které má právě teplotu 27 °C, úctyhodných 1524 kilometrů za hodinu. Jiná situace ale nastává, když naměříme teplotu mořské vody na hladině 0 °C; potom už rychlost zvuku jaksi „zamrzne“ (ne doslova), tedy zpomalí se na úroveň „pouze“ 1200 kilometrů za hodinu. Požadovaná odpověď na řečnickou otázku by tedy měla znít – pokud se odrazíme od obvyklých teplot vody na příslušných místech planety – Karibik.
To je hustý
Zvuk se také šíří rychleji v hustším vzduchu, kde je vyšší tlak, protože molekuly jsou blíž u sebe a rychleji se stlačují.
Co z toho plyne
Pomocí profesora Wolkeho jsme došli k závěru, že rychlost zvuku je vyšší v teplém vzduchu u hladiny moře a pomalejší v chladném řidším vzduchu.
Když teorii promítneme do praxe, tak nadzvuková letadla operují v chladnějších výškách, kde je rychlost zvuku nižší. Například ve výšce 9 kilometrů nad mořem je vzduch dost chladný a řídký na to, aby tam rychlost zvuku byla „jen“ 1100 kilometrů za hodinu.