Trykkbølgehastigheten

Trykkbølgehastigheten er hastigheten som trykkforandringer, eller kompresjonsbølger, sprer seg gjennom et medium. Denne hastigheten bestemmer hvor raskt en liten forandring i trykk eller tetthet vil påvirke andre deler av mediet, og den er viktig i akustikk, seismikk og materialtesting. Hastigheten er avhengig av mediumets elastisitet og tetthet.

I væsker og gasser er trykkbølger generelt de eneste langsomsendte bølgene som kan propagere. For et væske eller en gas er hastigheten c gitt av c = sqrt(K/ρ), der K er bulkmoduluset (subtil elastisk motstand mot kompresjon) og ρ er tettheten. For gasser kan hastigheten også uttrykkes som c = sqrt(γ p/ρ) med γ som det spesifikke varmeforholdet Cp/Cv. I praksis varierer hastigheten med temperatur og trykk.

I faste stoffer finnes også trykkbølger, ofte kalt P-bølger. For isotropt elastisk stoff er hastigheten c_p til trykkbølger gitt av c_p = sqrt((K + 4/3 G)/ρ), der G er skjærmodul, og ρ er tetthet. Det finnes også transversebølger (S-bølger) med hastighet c_s = sqrt(G/ρ). P-bølger generelt raskere enn S-bølger i et gitt materiale.

Vanlige tallverdier: i luft ved 20 °C er ca. 343 m/s, i vann omtrent 1480 m/s, og i stål eller granitt ofte mellom 5000 og 6000 m/s. Hastigheten kan avhenge av frekvens (dispersion) og absorpsjon i mediet.

Bruksområder omfatter måling av avstand og lagdelinger (seismikk), ultralydprøver, og evaluering av materialegenskaper gjennom ikke-ødeleggende tester.