vihai ha scritto:Solidi e liquidi, non gas. Nei gas perfetti (l'aria ci si avvicina molto) non c'è interazione tra le molecole eccetto che negli urti quindi la velocità del suono è determinata unicamente dalla velocità media di traslazione delle molecole.
Vihai, ho l'impressione che parliamo di due cose diverse o,meglio, cose che si collocano su piani diversi. Cercherò di spiegarmi meglio.
Io sono intervenuto facendo semplicemente presente che nei vari mezzi (solidi - liquidi - gas) le notevoli differenze di velocità dipendono dal modulo di comprimibilità e solo marginalmente dagli altri parametri.
Come è noto nei solidi esistono due tipi fondamentali di deformazione: di forma e di volume; e due diversi meccanismi di propagazione delle onde: trasversale e longitudinale. Invece per i fluidi esiste la sola deformazione di volume e il solo meccanismo di propagazione longitudinale.
Per quanto concerne le onde longitudinali nei solidi la velocità di propagazione è data dalla formula già precedentemente riportata.
Ora, la fisica sperimentale considera il meccanismo di trasmissione delle onde longitudinali nei fluidi (liquidi e gas) del tutto similare a quello delle onde longitudinali nei solidi
Ne consegue che anche le relazioni assunte per il calcolo delle velocità sono analoghe. Ovvero, per i liquidi e i gas la formula è la stessa dei solidi ove si ponga ni = 0 (essendo nulla la rigidità nei fluidi) ed è espressa da:
V' = radice di k/mu (dove k è il modulo di comprimibilità e mu la densità).
Volendo verificare per l'aria, essendo il coeff. di compressibilità 1/k = 7 x 10E-6 m2/N (da cui k = 143000), mu =1,2 (per t =0°C), si trova V = 345 m/sec
( nella formula si può anche esplicitare la temperatura mettendo muo/(1+alfa t) al posto di mu)
In conclusione la fisica sperimentale ci dice che:
a) Il meccanismo di trasmissione delle onde longitudinali (per successive compressioni/rarefazioni) nei solidi è similare a quello relativo a liquidi e gas;
b) Le rispettive relazioni per il calcolo delle velocità sono analoghe;
c) I risultati ottenuti dal calcolo con tali formule sono in accordo con i valori misurati sperimentalmente.
Mi pare quindi che su questi punti non possano sussistere dubbi.
D'altra parte tu hai ragione quando scrivi che nei liquidi e nei solidi le molecole sono sempre interagenti mentre nei gas non c'è interazione.
La contraddizione è tuttavia solo apparente: quando parli di interazioni molecolari, traslazione delle molecole, ecc. ti addentri nella struttura della materia, ovvero in un campo che appartiene non più alla fisica sperimentale ma alla fisica teorica.
Ora, mentre la fisica sperimentale "osserva" i fenomeni e (se riesce) li misura, la fisica teorica gli stessi fenomeni li "spiega" (o cerca di spiegare) - questo, almeno, secondo la concezione classica (in realtà oggi i teorici cercano sempre più di arrivare a scoprire ciò che la f. sperimentale non ha ancora verificato).
Ciò che tu affermi rientra appunto nelle considerazioni teoriche tese a dare una spiegazione, possibilmente esauriente, del fenomeno.
Ma questo non contraddice quanto in precedenza riportato né, tanto meno, mette in dubbio la relazione che esprime la velocità del suono nei gas.
vihai ha scritto:Il concetto che voglio rimarcare è che non ha senso dire che il suono è più veloce nei solidi rispetto ai gas perché i primi sono più densi perché il meccanismo di propagazione è diverso.
Non ho detto che il suono è più veloce nei solidi rispetto ai gas perché i primi sono più densi, ma perché il modulo di comprimibilità dei solidi è più elevato (di diversi ordini di grandezza) di quello dei gas.
Come detto innanzi, i dati sperimentali confermano che le onde longitudinali (solo longitudinali) hanno nei vari mezzi (solidi, liquidi, gas) un meccanismo di trasmissione similare.
