音速とは?
音速とは、音波が媒質の中を伝わる速さのことです。乾いた空気中では、音速はほぼ気温だけで決まります。気温が高いほど空気の分子が活発に運動し、圧力波(音波)をより速く伝えるためです。この計算ツールでは、入力した気温をもとに空気中の音速を求め、メートル毎秒(m/s)、時速キロメートル(km/h)、時速マイル(mph)で結果を表示します。
使い方
気温を摂氏(℃)で入力するだけで、音速がその場で表示されます。気温は氷点下のマイナス値でも、室温を超える高温でも入力できます。km/hやmphへの換算も同時に行われるため、自動車や航空機の速度と比べたいときにも便利です。
計算式の解説
本ツールでは近似式 $$c = 331.3 \cdot \sqrt{1 + \dfrac{T}{273.15}}$$ を用います。ここで \(c\) は音速(m/s)、\(T\) は気温(℃)です。定数の 331.3 m/s は 0 ℃における音速を表し、273.15 は摂氏温度を絶対零度を基準とした比に変換するための値です。手早く概算したいときは、$$c \approx 331.3 + 0.606 \cdot T$$ という近似もよく使われます。
計算例
20 ℃の場合:比 \(= 1 + 20/273.15 = 1.07322\)、\(\sqrt{1.07322} = 1.03597\)、$$c = 331.3 \times 1.03597 \approx 343.2 \text{ m/s}$$ となります。これは約 1,235.6 km/h、すなわち約 767.8 mph に相当し、室温でおなじみの音速の値です。
よくある質問(FAQ)
湿度は結果に影響しますか? わずかに影響します。湿った空気は密度がやや低いため、音速は数 m/s ほど速くなります。ただし、温度の影響が圧倒的に大きいため、この乾燥空気向けの式でもほとんどの用途で十分な精度が得られます。
なぜ気温が高いと音は速く伝わるのですか? 気温が高いほど分子の運動が活発になり、圧力の変化(音波)が分子から分子へとより速く伝わるためです。
0 ℃のときの音速はいくつですか? この式では正確に 331.3 m/s となります。これは氷点を基準とした基準値です。