geluidsnelheid

Geluidsnelheid is de snelheid waarmee geluidsgolven zich voortplanten in een medium. Die snelheid is niet constant; ze hangt af van het type medium en van de toestand ervan, zoals temperatuur, druk en samenstelling.

In gassen, zoals lucht, is de snelheid sterk afhankelijk van de temperatuur. Bij kamertemperatuur ligt de snelheid in droge lucht rond de 343 meter per seconde. In het algemeen neemt de snelheid toe met temperatuur. Een gangbare vuistregel voor lucht is c ≈ 331,3 + 0,6·t, waarbij t de temperatuur in graden Celsius is. Vochtigheid heeft een relatief kleine invloed: vochtigere lucht loopt licht sneller.

In vloeistoffen en vaste stoffen hangt de snelheid af van de elasticiteit en de dichtheid van het materiaal. In vloeistoffen ligt geluidsnelheid doorgaans in de orde van duizenden meters per seconde; in water bij ongeveer 20°C is dit circa 1480–1500 m/s. In vaste stoffen varieert de snelheid sterk tussen materialen: bijvoorbeeld in staal ligt longitudinale geluidsnelheid tussen circa 5000 en 6000 m/s, terwijl hout aanzienlijk lager kan zijn.

Algemene relatie: voor veel media geldt c ≈ sqrt(K/ρ) in vloeistoffen en gassen, waarbij K de bulkmodulus is en ρ de dichtheid. In vaste isotrope media wordt een vergelijkbare formule gebruikt met relevante elasticiteitsmoduli. Zo leiden grotere elasticiteit en lagere dichtheid tot hogere geluidsnelheden.

Toepassingen en meting: de geluidsnelheid wordt gemeten met time-of-flight of resonantietechnieken en speelt een cruciale rol in sonar, medische beeldvorming (ultrasone diagnostiek), seismologie en nondestructive testing. Veranderingen in snelheid geven informatie over temperatuur, druk of samenstelling van het medium.