Heli ilmub võnkuva keha laine levimise tõttu. Tahked esemed, eriti metallid ja nende sulamid, õhk, vesi - kõik need on kandjad. Need võivad tekitada heli.
Paljud on üllatunud olukorrast, kus rong on ikka veel vaateväljast eemal ja seda pole kuulda, ning kui asetate kõrva terasrööbastele, on rataste hääl selgelt eristuv. Ilmselgelt on põhjuseks erinev helikiirus terases ja õhus. Seda probleemi käsitletakse üksikasjalikum alt artiklis.
Kuidas helilaine tahkistes levib
Mõtleme protsessi füüsikat. Heli terases, nagu ka tahketes ainetes üldiselt, ei levi nii nagu gaasides ja vedelikes. Seda seletatakse ainete struktuuri erinevustega. Tahke keha aatomid on omavahel ühendatud nähtamatute elektriliste jõududega. Koos moodustavad nad kristallvõre. Lingid toimivad nagu vedrud. Kui amõni aatom liigub, siis teised koos sellega.
Heli tahkes kehas tekitavad osakeste vibratsioonid ja nende levimine mööda kristallvõre. Pealegi on aatomite liikumine järjestatud, sama sageduse ja suunaga. Protsess saab võimalikuks tänu elastsusele, st keha võimele survele vastu seista. See omadus ja tihedus määravad, kui kiiresti helilaine levib. Metallides toimub see kümme korda kiiremini kui õhus.
Mis määrab heli levimise kiiruse terases
Sellele küsimusele vastamiseks peate teadma, mis veel selles protsessis rolli mängib. Lisaks elastsusele mõjutab heli kiirust ka helilaine suund. See on piki- ja põikisuunaline. Esimene lahkneb võnkuva liikumise suunas ja teine - selle vastu. Tahketes ainetes, erinev alt õhust, võib heli liikuda mõlemas suunas. Huvitav on see, et pikisuunalise laine kiirus sama võnkesageduse juures on alati suurem kui põiklaine kiirus. Erinevus on mõni sekund.
Terasesordid erinevad süsinikusisalduse (see määrab kõvaduse), mittemetalliliste lisandite arvu jne poolest. Siin on veel üks huvitav fakt. Näib, et kui võtame selle sulami ühte tüüpi, on heli kiirus terases konstantne, kuna see sõltub elastsusest. Siiski ei ole. See omadus iseloomustab vastupidavust deformatsioonile, mis võib olla erinev: vääne, surve, painutamine. Löögi tüüp määrab ka heli kiiruse. Seega lahkneb pikisuunaline laine möödaroostevaba teras kiirusel 5800 m/s, survelaine - 5000 m/s, nihke- ja väändelaine - 3100 m/s.
