Garso greitis

FA-18 naikintuvas peržengia garso barjerą

Garso greitis – atstumas, kurį per laiko vienetą įveikia garso banga, sklindanti tam tikroje terpėje. Garso greitis priklauso nuo terpę sudarančių medžiagų struktūros, priemaišų, temperatūros ir slėgio.

Garso greitis 0 °C temperatūros ore, esant 101 325 Pa slėgiui, yra lygus $331,5\frac{m}{s}$. Garso greitį kitokios temperatūros ore galima apskaičiuoti pagal tokią apytikslią formulę:

$c_{\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{o}}=(331,5+(0,6\cdot \theta ))\frac{m}{s}$

Jūros lygyje garso greitis (ore) priklauso tik nuo temperatūros ($\theta$ tariama teta), čia matuojama °C.

Garso greitis skysčiuose ir kietuose kūnuose

Garsas sklinda ne tik dujose (ore), bet ir kietuose bei skystuose kūnuose. Garso greitis juose yra daug didesnis negu dujose, nes tarpai tarp molekulių yra mažesni.

Greitis kietuose kūnuose apskaičiuojamas pagal formulę (E – Jungo modulis, ρ – tankis):

$c_{\mathrm{k}\mathrm{i}\mathrm{e}\mathrm{t}\mathrm{.}}=\sqrt{\frac{E}{\rho }}$

Greitis skystuose kūnuose apskaičiuojamas pagal formulę (K – spūdos modulis, ρ – tankis):

$c_{\mathrm{s}\mathrm{k}\mathrm{y}\mathrm{s}\mathrm{t}\mathrm{.}}=\sqrt{\frac{K}{\rho }}$

Garso greitis dujose

Greitis dujose skaičiuojamas kaip ir skysčiuose (K – spūdos modulis, ρ – tankis):

$K=\gamma \cdot p$, taigi $c_{\mathrm{d}\mathrm{u}\mathrm{j}\mathrm{u}}=\sqrt{\gamma \cdot \frac{p}{\rho }}$

Čia:

$\gamma$ yra adiabatinis indeksas (šiluminių talpų santykis $C_p/C_v$)

p slėgis.

$\rho$ tankis

Idealiosioms dujoms galima parašyti

$c_{\mathrm{i}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{a}\mathrm{l}}=\sqrt{\gamma \cdot \frac{p}{\rho }}=\sqrt{\frac{\gamma \cdot R\cdot T}{M}}=\sqrt{\frac{\gamma \cdot k\cdot T}{m}}$

kur

• $c_{\mathrm{i}\mathrm{d}\mathrm{e}\mathrm{a}\mathrm{l}}$ garso greitis idealiosiose dujose.
• $R$ (=8,3145 J·mol^-1·K^-1) dujų konstanta.
• $k$ Bolcmano konstanta
• $\gamma$ adiabatinis indeksas (7/5 = 1,400 dviatomėms molekulėms, 5/3 = 1,6667 vienatomėms molekulėms).
• $T$ absoliutinė temperatūra kelvinais.
• $M$ molinė masė (kilogramas į molį). Sauso oro molio masė lygi 0,0289645 kg/mol.
• $m$ molekulės masė kilogramais.

Garso greitis įvairiose medžiagose

Garso greitis įvairiose medžiagose:

Terpė	Greitis (m/s)
Skystas helis (4 K)	211
Anglies dioksidas (0 °C)	259
Sausas oras (0 °C)	331
Oras (20 °C)	343
Helis (0 °C)	965
Helis (20 °C)	999
Vandenilis (0 °C)	1 284
Vanduo (25 °C)	1 497
Jūros vanduo (25 °C)	1 530
Vanduo (100 °C)	1 543
Kūno audinys	1 570
Guma (sintetinė)	1 600
Švinas	1 960
Auksas	3 240
Kaulas	3 500
Stiklas	5 100
Plienas	5 940
Granitas	6 000
Aliuminis	6 420