Gdzie dźwięk rozchodzi się szybciej: w powietrzu czy w wodzie?

Dźwięk rozchodzi się szybciej w wodzie niż w powietrzu. W powietrzu jego prędkość wynosi około 340 m/s, a w wodzie około 1500 m/s. Oznacza to, że woda przewodzi dźwięk mniej więcej 4–5 razy szybciej.

Dlaczego dźwięk w wodzie jest szybszy?

Dźwięk jest falą mechaniczną, czyli zaburzeniem przekazywanym przez drgania cząsteczek ośrodka. Cząsteczki nie przemieszczają się wraz z falą na dużą odległość. Drgają i przekazują energię sąsiednim cząsteczkom.

Prędkość dźwięku zależy przede wszystkim od dwóch właściwości ośrodka: jego sztywności oraz gęstości. Sztywność opisuje, jak silnie ośrodek przeciwstawia się ściskaniu. W przypadku cieczy używa się między innymi pojęcia modułu ściśliwości.

Woda jest znacznie gęstsza od powietrza, co samo w sobie utrudnia przyspieszenie drgających cząsteczek. Jest jednak także dużo sztywniejsza, a ten wpływ przeważa nad działaniem gęstości. Dzięki temu zaburzenie może przechodzić między cząsteczkami wody szybciej niż między cząsteczkami powietrza. Sama gęstość nie wystarcza więc do określenia prędkości dźwięku.

Wartości są przybliżone. W powietrzu prędkość dźwięku zależy między innymi od temperatury, a w wodzie także od jej temperatury, ciśnienia i zasolenia. Nie zmienia to podstawowego porównania: woda przewodzi dźwięk znacznie szybciej niż powietrze.

Najważniejsze wnioski

Odpowiedź na pytanie o prędkość dźwięku w powietrzu czy w wodzie można ująć w trzech punktach:

• Dźwięk jest falą mechaniczną i potrzebuje materialnego ośrodka.
• Im większa sztywność ośrodka w stosunku do jego gęstości, tym szybciej rozchodzi się w nim dźwięk.
• W próżni, gdzie nie ma cząsteczek przekazujących drgania, dźwięk nie może się rozchodzić.