Как связана скорость звука с плотностью и модулем упругости вещества?

Скорость звука (v) в веществе связана с его плотностью (ρ) и модулем упругости (E) с помощью формулы:

v = √(E / ρ).

Здесь символ «√» обозначает квадратный корень.

Формула показывает, что скорость звука пропорциональна квадратному корню отношения модуля упругости вещества к его плотности. Чем выше модуль упругости и/или ниже плотность, тем выше скорость звука.

Например, в твердых материалах, таких как сталь, модуль упругости обычно высокий, а плотность — относительно низкая, что приводит к высокой скорости звука. В жидкостях, таких как вода, скорость звука обычно ниже, потому что плотность выше, а модуль упругости ниже по сравнению с твердыми материалами. В газах, таких как воздух, скорость звука обычно еще ниже из-за еще более высокой плотности и более низкого модуля упругости.