Vận tốc âm thanh là gì? Có gì khác so với vận tốc ánh sáng

Vận tốc âm thanh là gì? Tốc độ âm thanh trong nước, không khí là bao nhiêu? Sự khác biệt của vận tốc âm thanh so với vận tốc ánh sáng là gì. Tất cả sẽ có trong bài viết dưới đây, cùng Thời tiết đi tìm hiểu nhé!

Vận tốc âm thanh là gì?

Vận tốc âm thanh là gì
Vận tốc âm thanh là gì

Tổng quan

Tên gọi: Tốc độ âm thanh hay vận tốc âm thanh.

Tên trong tiếng Anh là Speed of Sound.

Ký hiệu: c

Khái niệm

Vận tốc âm thanh là vận tốc lan truyền của sóng âm thanh trong một môi trường truyền âm (xét trong hệ quy chiếu mà môi trường truyền âm đứng yên).

Vận tốc này thay đổi phụ thuộc vào môi trường mà âm thanh đi qua. Sự thay đổi vận tốc tùy thuộc vào môi trường đàn hồi, mật độ và nhiệt độ của môi trường truyền âm. Khi môi trường truyền âm càng lý tưởng, tốc độ truyền âm càng nhanh và ngược lại.

Sắp xếp theo tốc độ truyền âm ta có thứ tự rắn > lỏng > khí. Cụ thể, âm thanh truyền qua môi trường chất rắn sẽ nhanh hơn môi trường nước, và truyền chậm nhất tại môi trường không khí. Vậy âm thanh truyền trong nước là bao nhiêu, trong không khí là bao nhiêu.

Tốc độ âm thanh trong không khí là bao nhiêu

Trong đời sống, vận tốc âm thanh dùng để chỉ tốc độ của âm thanh trong không khí, một môi trường truyền âm thông dụng. Người ta ước tính được, tại mức nhiệt độ 20 độ C (tương đương 68 độ F) và áp suất tiêu chuẩn, tốc độ âm thanh trong không khí là khoảng 343 m/s (mét trên giây).

Từ tốc độ âm thanh là 343 m/s, ta có thể quy đổi ra km/h (Kilomet trên giờ) như sau:

Ta có 1 m/s =3,6 km/h

Cách đổi: (1 m) / (1 giây) = (1/1000 km) / (1/3600 giờ) = (1/1000) / (1/3600) đơn vị km/h. Sau khi quy đồng mẫu tử, bỏ phần mẫu chung ta được 3600/1000 (km/h) = 3,6 (km/h).

Công thức: V (km/h) = V (m/s) x 3,6

Vậy vận tốc âm thanh trong không khí tính theo km/h bằng 1234,8 km/h.

Tốc độ âm thanh trong nước là bao nhiêu

Sau khi ta đã biết tốc độ truyền âm trong không khí là bao nhiêu, vậy còn tốc độ âm thanh trong môi trường nước thì sao. Theo đo đạc của các nhà nghiên cứu, âm thanh truyền đi trong không khí với tốc độ 343 m/s, di chuyển trong nước với tốc độ 1481 m/s.

Âm thanh truyền đi trong nước nhanh gấp 4,3 lần so với không khí. Vận tốc âm thanh trong nước vẫn xếp sau tốc độ di chuyển của âm thanh trong môi trường chất rắn. Điển hình là sắt, các nhà khoa học đo đạc được tốc độ 5120 m/s, nhanh gấp 15 lần so với tốc độ trong không khí.

Tốc độ siêu thanh

Tốc độ siêu thanh
Máy bay chiến đấu đang vượt tốc độ âm thanh

Nhắc tới vận tốc âm thanh, không thể không kể đến tốc độ siêu thanh. Vậy tốc độ siêu thanh là gì?

Tốc độ siêu thanh là tốc độ chuyển động của một vật thể lớn hơn tốc độ của âm thanh trong cùng một môi trường. Trong điều kiện thường tại 20 độ C, các tốc độ di chuyển lớn hơn Mach 1 (343 m/s hay 1234,8 km/h) được gọi là tốc độ siêu thanh.

Thuật ngữ siêu âm đôi khi cũng được sử dụng, nhưng thông thường siêu âm chỉ dùng để chỉ hiện tượng âm thanh có tần số cao hơn ngưỡng tai con người có thể nghe được.

Khi các vật thể chuyển động nhanh hơn gấp năm lần tốc độ âm thanh, người ta gọi đó là cực siêu thanh (Cực siêu thanh > Mach 5).

Một số vật thể được xếp vào tốc độ siêu thanh có:

  • Các máy bay chiến đấu hiện đại đều là siêu thanh
  • Tốc độ viên đạn bắn ra từ các khẩu súng
  • Tàu vũ trụ

Các máy bay dân dụng chở khách ngày nay đều có tốc độ lý tưởng là 900 km/h. Vậy đã từng có máy bay dân dụng chở hành khách nào vượt được ngưỡng siêu thanh hay chưa?

Đáp án là có, hai dòng máy bay dân dụng là Concorde của Pháp và Tupolev TU-144 của Liên Xô từng là máy bay dân dụng chuyên chở đạt siêu thanh với vận tốc di chuyển trên 2000 km/h. Vì tốc độ quá cao và nhiều lí do kỹ thuật khác, ngày nay chúng ta không còn thấy hai loại này được sử dụng nữa.

Vận tốc âm thanh có gì khác biệt so với vận tốc ánh sáng

Vận tốc âm thanh có gì khác biệt so với vận tốc ánh sáng

Trước khi xem vận tốc âm thanh có gì khác biệt so với vận tốc ánh sáng. Bạn có thắc mắc vì sao bạn thấy tia chớp đánh xuống, nhưng phải mất một khoảng thời gian bạn mới nghe được tiếng sấm hay không?

Đó là vì tốc độ âm thanh chậm hơn tốc độ ánh sáng cả triệu lần. Âm thanh di chuyển chậm chạm với 0,3 km/s trong khi đó, ánh sáng di chuyển với tốc độ 300.000 km/s. Đó là lý do tại sao bạn thấy tia chớp trước khi nghe thấy tiếng sấm.

Có thể bạn quan tâm: Vận tốc ánh sáng trong vật lý và nguồn gốc ra đời

Sự khác biệt nằm ở môi trường chân không. Tại môi trường này, âm thanh không thể truyền đi được, còn ánh sáng thì có thể. Để dễ hình dung, mặt trăng có khí quyển là môi trường chân không, hai phi hành gia có thể thấy nhau, nhưng không thể đứng gần và nói chuyện được với nhau khi đang ở trong môi trường chân không.

Vận tốc ánh sáng quan trọng trong vật lý hiện đại. Được cho là thông số tuyệt đối trong vũ trụ, vận tốc ánh sáng là vận tốc lớn nhất mà bất kỳ một vật thể có thể đạt được theo giả thuyết.

Lời kết

Trên đây là toàn bộ thông tin được Thời tiết tổng hợp cho bạn về vận tốc âm thanh là gì? Những sự khác biệt của tốc độ âm thanh và tốc độ ánh sáng. Hẹn gặp các bạn ở những bài viết tiếp theo nhé!