Tốc độ âm thanh là gì?
Tốc độ âm thanh là vận tốc lan truyền của sóng âm qua một môi trường. Trong không khí khô, nó gần như chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ: không khí càng nóng thì các phân tử chuyển động càng nhanh và truyền sóng áp suất càng mau. Công cụ này ước tính tốc độ âm thanh trong không khí dựa trên nhiệt độ bạn nhập vào, đồng thời cho kết quả theo mét trên giây, kilômét trên giờ và dặm trên giờ.
Cách sử dụng máy tính
Bạn chỉ cần nhập nhiệt độ không khí theo độ C, máy tính sẽ lập tức trả về tốc độ âm thanh. Nhiệt độ có thể là số âm (trong điều kiện lạnh) hoặc cao hơn nhiệt độ phòng. Việc quy đổi sang km/h và mph giúp bạn dễ dàng so sánh với tốc độ của xe cộ hay máy bay.
Giải thích công thức
Công cụ sử dụng công thức xấp xỉ
$$c = 331{,}3 \cdot \sqrt{1 + \frac{T}{273{,}15}}$$trong đó c là tốc độ âm thanh tính bằng m/s và T là nhiệt độ tính bằng °C. Hằng số 331,3 m/s chính là tốc độ âm thanh ở 0 °C, còn 273,15 dùng để chuyển nhiệt độ Celsius thành tỉ lệ so với độ không tuyệt đối. Một cách tính nhanh phổ biến là \(c \approx 331{,}3 + 0{,}606 \cdot T\).
Ví dụ minh họa
Tại 20 °C:
$$\text{tỉ lệ} = 1 + \frac{20}{273{,}15} = 1{,}07322$$$$\sqrt{1{,}07322} = 1{,}03597$$$$c = 331{,}3 \times 1{,}03597 \approx 343{,}2 \text{ m/s}$$Con số này tương đương khoảng 1.235,6 km/h hoặc 767,8 mph — đúng là tốc độ âm thanh quen thuộc ở nhiệt độ phòng.
Câu hỏi thường gặp
Độ ẩm có làm thay đổi kết quả không? Có một chút. Không khí ẩm có mật độ thấp hơn đôi chút, làm tốc độ tăng thêm vài m/s, nhưng nhiệt độ vẫn là yếu tố quyết định lớn nhất, nên công thức cho không khí khô này đủ chính xác cho hầu hết mục đích.
Vì sao trời nóng âm thanh lại truyền nhanh hơn? Nhiệt độ cao hơn khiến các phân tử chuyển động nhanh hơn, nhờ đó các dao động áp suất được truyền giữa chúng mau lẹ hơn.
Tốc độ âm thanh ở 0 °C là bao nhiêu? Theo công thức này thì chính xác là 331,3 m/s — giá trị tham chiếu tại điểm đóng băng.
