Âm thanh truyền trong môi trường nào thì nhanh hơn?

Chúng ta nghe được âm thanh là nhờ tai tiếp nhận dao động của vật thể. Dao động ấy lan truyền qua một môi trường trung gian, đến tai làm màng nhĩ rung lên, sau đó tín hiệu được truyền đến thần kinh thính giác, nhờ vậy con người cảm nhận được âm thanh.

Trong đời sống hằng ngày, khi nói chuyện, tiếng nói chủ yếu truyền qua không khí. Nhưng âm thanh cũng có thể truyền trong chất lỏng và chất rắn. Vậy âm thanh truyền trong môi trường nào nhanh hơn?

Qua đo đạc, các nhà khoa học nhận thấy âm thanh truyền trong chất rắn và chất lỏng nhanh hơn nhiều so với trong không khí. Ở 0°C, tốc độ truyền âm trong không khí khoảng 332 m/giây, trong nước khoảng 1.450 m/giây, trong nước biển khoảng 1.500 m/giây, trong thép khoảng 5.050 m/giây, còn trong nham thạch có thể đạt khoảng 8.000 m/giây.

Tốc độ truyền âm liên quan chặt chẽ đến tính chất của môi trường. Nó tỷ lệ thuận với mô đun đàn hồi của môi trường và tỷ lệ nghịch với tỷ khối của môi trường. Chất rắn và chất lỏng có tỷ khối lớn hơn không khí, lẽ ra âm thanh có thể truyền chậm hơn, nhưng vì mô đun đàn hồi của chúng lớn hơn nhiều nên tốc độ truyền âm vẫn nhanh hơn.

Trong quá trình âm thanh truyền đi, các phân tử của môi trường lần lượt dao động quanh vị trí cân bằng. Nếu một phân tử bị lệch khỏi vị trí ấy, các phân tử xung quanh sẽ kéo nó trở lại. Nói cách khác, môi trường có khả năng chống lại sự biến dạng và truyền dao động. Khả năng này càng mạnh thì âm thanh truyền càng nhanh.

Dù vậy, vẫn có ngoại lệ. Một số chất rắn có mô đun đàn hồi nhỏ nên truyền âm chậm. Ví dụ, chì không dễ khôi phục hình dạng ban đầu như sắt hoặc thép nên âm thanh trong chì chỉ truyền khoảng 1.200 m/giây. Cao su có cấu trúc nhiều lỗ và tính chất hóa học đặc biệt nên tốc độ truyền âm còn nhỏ hơn, chỉ khoảng 62 m/giây.