سرعة الصوت في الهواء

سرعة الصوت في الهواء
سرعة-الصوت-في-الهواء/

الصوت

كيف يصل الصوت إلى الأذن؟

يتواجد الصوت في كل مكان في الحياة، وفي السؤال عن ما هو الصوت؟ فإن الصوت يٌعرف على أنه عبارة عن موجة والموجة هي الاهتزاز في المكان والزمان، فإن المادة تهتز لأعلى وأسفل لفترة زمنية فيقوم الصوت - وهو نوع معين من الموجة- بأخذ شكل هذه الاهتزازات التي تنتقل عبر الماء والهواء أو عبر مواد أخرى، ويمكن الكشف عن الصوت من خلال طبلة الأذن، فإن الصوت ينتشر في الهواء على شكل اهتزازات وهذه الاهتزازات في النهاية تشق طريقها إلى آذان البشر مما يسببب اهتزاز طبلة الأذن وبالتالي إرسال إشارات كهربائية إلى الدماغ البشري والذي بدوره يُدرك أن هذه الإشارات الكهربائية هي عبارة عن أصوات، فيمكن تمييز الصوت من خلال طريقة الإدراك له، وفي هذا المقال سيتم توضيح سرعة الصوت في الهواء وأيضًا سرعته في الأوساط الأخرى.[١]

سرعة الصوت في الهواء

هل لاختلاف الوسط المادي علاقة في سرعة الصوت؟

يمكن تعريف سرعة الصوت على أنها سرعة الموجات الصوتية أثناء انتشارها عبر وسط مرن، وتختلف سرعة الصوت باختلاف الوسط المادي الذي تنتقل عبره، فإن أبطأ سرعة لها تكون في الغازات، بينما تبلغ أعلى سرعة للصوت في المواد الصلبة، أما بالنسبة للمواد السائلة فإن سرعة الصوت فيها أسرع من سرعتها في الغازات وأبطىء من سرعتها في المواد الصلبة، وإن سرعة الصوت تعتمد على نوع المادة التي تنتشر من خلالها كما وتعتمد أيضًا على درجات الحرارة[٢].

اعتمادًا على اختلاف سرعة الصوت تبعًا للوسط الذي ينتقل من خلاله فإنه وعلى سبيل المثال إذا كانت المادة التي تنتشر فيها الصوت هي الهواء، فإن ما يحدث كالآتي: عندما تنتشر موجة صوتية في الهواء تسبب اهتزازات لجزيئات الهواء مما يؤدي إلى تغير في ضغط الهواء فيؤدي لحدوث ضغط وتخلخل في الهواء أثناء انتقال الموجة خلال الهواء، ولقياس سرعة الصوت في الهواء الجاف يستخدم القانون الآتي: 331.4 + 0.6 × درجة حرارة الهواء - بالسيلسيوس-، فإن سرعة الصوت في الهواء الجاف عند درجة حرارة تساوي 20 درجة مئوية - أي ما يعادل 68 درجة فهرنهايت- تبلغ تقريبًا 343.4 م/ث، أي ما يقارب 768 ميلًا في الساعة.[٣]

سرعة الصوت في الأوساط الأخرى

كما تم الذكر سابقًا فإن سرعة الصوت تختلف باختلاف الوسط المادي الذي ينتشر فيه، وكما تم الذكر فإن سرعة الصوت تكون في أعلى درجاتها في المواد الصلبة وتكون في أدنى درجاتها في المواد الغازية، ومن الأمثلة على الأوساط الأخرى وسرعة الصوت فيها ما يأتي:

  • المواد الصلبة: في المواد الصلبة يكون معامل سرعة الصوت هو عامل يونغ أو عامل التمدد: فمثلًا تبلغ سرعة الصوت في الحديد الزهر 4،480 م/ث، وتبلغ في النحاس الملفوف 3،750 م/ث، أما في الألمنيوم المدرفلة فهي تبلغ 5000 م/ث، كما وتبلغ في البايركس 5170 م/ث.
  • المواد السائلة: أما في المواد السائلة فإن معامل سرعة الصوت هو الحجم كما أن درجة الحرارة عامل مؤثر في سرعة الصوت عبر السوائل بشكل كبير، ومن الأمثلة على المواد السائلة وسرعات الصوت فيها عند ضغط جوي واحد؛ الماء النقي عند درجة مئوية تساوي 0 إذ تبلغ سرعة الصوت فيه 1،402.3 م/ث، وتبلغ سرعتها في كحول الميثيل عند 20 درجة مئوية 1،121.2 م/ث، كما وتبلغ سرعة الصوت في الزئبق عند 20 درجة مئوية 1،451.0 م/ث.
  • الغازات: أما بالنسبة للغازات فإن معاملها هو درجة الحرارة، ومن الأمثلة عليها؛ سرعة الصوت في الهيليوم عند 0 درجة مئوية تبلغ 965 م/ث، أما في النيتروجين فهي تبلغ 334 م/ث عند 0 درجة مئوية، كما تبلغ سرعة الصوت في الأكسجين 316 م/ث عند 0 درجة مئوية.[٤]

المراجع[+]

  1. "Sound: Definition, Influences, Pitch & Volume", study.com, Retrieved 2020-08-20. Edited.
  2. "Speed of sound", www.wikiwand.com, Retrieved 2020-08-20. Edited.
  3. "Sound: Definition, Types, Characteristics & Frequencies", sciencing.com, Retrieved 2020-08-20. Edited.
  4. "Sound", www.britannica.com, Retrieved 2020-08-21. Edited.

51181 مشاهدة