音速
日常生活上での音速というのは空気中の音速であり、近似的に温度のみの一次式で表すことができ、1気圧の乾燥空気では次の式が常用されている。
331.5 + 0.61 t (※) (m/s) (※ t は摂氏温度)
つまり1気圧で0°Cのとき音速は毎秒331.5メートルであり、温度が1°C上がるごとに音速は0.61 m/s速くなる。 なお上の式は、気体中の音速の式の摂氏0度での接線をとった近似式である。
多くの分野で音速についていうとき、常温として15°Cを採用することが一般的であり、その場合 340.5(m/s)となる。それで一般に、音速を15°Cで秒速340mとしている。高校の物理の教科書や試験問題などでも「音速を340 m/sとする」という文章が添えられていることが一般的である。
空気中の音速を直感的にとらえやすい現象として、雷や打ち上げ花火の発光から爆音が届くまでの時間差や、山間部で山彦が発生し音が反響して聞こえるものがある。
固体の場合、伝播される振動が複数あり、速度も異なる。また、物体の形状や構成(純物質では結晶構造、混合物では成分比など)によって影響される。このほか、結晶方向と伝播方向による差や、周波数による差も大きいなど、固体の音速は非常に複雑となっている。
基本式は、弾性率を M 、密度を ρ とすると、
c = M ρ {\displaystyle c={\sqrt {M \over {\rho }}}}
となる。
音速には位相速度と群速度があるが、一般的に音速というときは位相速度のことをさす。
音速の倍数がマッハ数である。 速度単位の「マッハ」は気圧や気温に影響される。このため、超音速機のスペックを表す場合などは、標準大気中の音速 1,225 km/h が便宜上使われている。
なお雑学だが、英語の sonic(ソニック)は「音の」「音波の」から転じて、音のように速い=「音速の」という意味を表すが、本来は音速そのものを指す言葉ではない。