ما هي سرعة الصوت

سرعة الصوت
سرعة الصوت

سرعة الصوت

تعتمد سرعة الصوت في جميع المواد المادية بشكل أساسي على بعض الخصائص مثل خصائص القصور الذاتي وخصائص المرونة. تساهم خصائص المرونة بأكبر تأثير في سرعة الصوت ؛ كلما زاد تفاعل جزيئات المادة وذراتها مع بعضها البعض ، تزداد سرعة الصوت في وسط المادة هذا ، وبسبب هذا ، تكون سرعة الصوت عالية قدر الإمكان في الوسائط الصلبة (الصلبة) ، بينما يكون ذلك أقل ما يمكن في الوسط المادي. الوسائط الغازية (الغازية) وفي الوسط السائل هي سرعة الصوت (السائل) بين سرعته في الوسائط الصلبة والغازية.

صلب> سائل> غازي

تسود خصائص القصور الذاتي فقط إذا قارنا سرعة الصوت في مرحلة واحدة (مثل مقارنة سرعة الصوت في غازين مختلفين) ، وإحدى خصائص القصور الذاتي التي تؤثر على سرعة الصوت هي خاصية الكثافة ، حيث أن الكثافة تتناسب عكسياً مع سرعة الصوت ، لذلك تقل سرعة الصوت مع زيادة الكثافة ، وتزداد سرعة الصوت مع تناقص الكثافة. إذا قارنا سرعة الصوت في غاز الهليوم وسرعة الصوت في الهواء ، فسنجد أن سرعة الصوت في غاز الهيليوم أكبر بسبب كثافة الهيليوم المنخفضة مقارنة بالهواء.

الصوت

في الفيزياء ، الصوت هو موجات ميكانيكية طولية. الموجات الميكانيكية هي موجات تنتقل عبر وسائط مادية ، ولا يمكن أن تنتشر بدون وجود وسط مادي. يمكن تصنيف الموجات حسب طريقة انتشارها إلى نوعين ؛ الموجات الطولية التي يكون اتجاه انتشارها موازيًا لاتجاه الاهتزاز ، والموجات المستعرضة التي يكون اتجاه انتشارها عموديًا على اتجاه اهتزازها. يمكن تعريف الصوت على أنه اهتزاز ينشأ ويحمل على وسائط مادية (مثل الهواء أو الماء) ليتم نقله من خلاله ، وإذا وصل الصوت إلى جهاز استقبال مثل الأذن البشرية ، فيمكن إدراكه من خلال حاسة السمع

سرعة الصوت في الهواء

تعتمد سرعة الصوت في الهواء بشكل أساسي على درجة حرارة الهواء ، وتعتمد أيضًا بشكل ثانوي على رطوبة الهواء (بخار الماء في الهواء) ؛ حيث أن نسبة بخار الماء في الهواء تتحكم في خاصية القصور الذاتي للوسط الذي ستنقل عليه الموجة الصوتية ، وهي الكثافة تعتبر درجة الحرارة أحد العوامل التي تؤثر بشدة على سرعة الصوت. لأنها ستؤثر على تفاعل جزيئات الوسط مع بعضها البعض ، وهذه إحدى خصائص المرونة التي تؤثر بشكل كبير على سرعة الصوت.

يمكن حساب سرعة الصوت في الهواء الجاف على مستوى الضغط الجوي العادي وفقًا للعلاقة التالية:

p = 331 + (0.6 xd)

حيث (p) هي سرعة الصوت ، و (d) درجة حرارة الهواء ، ومن هذه العلاقة يمكن التنبؤ بسرعة الصوت في الهواء في ظل الظروف القياسية (ضغط جوي عادي ، ودرجة حرارة 20 درجة مئوية) حيث أن سرعة الصوت في هذه الظروف ستكون مساوية لـ 343 م / ث.

العوامل المؤاثرة علي سرعة الصوت

1- الوسط

تعتمد سرعة الصوت على مرونة وكثافة الوسط الذي يمر من خلاله ، حيث تكون سرعة نقل الصوت في السوائل أسرع منها في الغازات ، وفي المواد الصلبة أسرع منها في السوائل ، كلما زادت المرونة وانخفضت الكثافة ، كلما زادت سرعة الصوت في الوسط الذي يمر فيه ، ويمكن التعبير عن ذلك من خلال المعادلة الرياضية التالية:
السرعة = (المرونة / الكثافة)

يمكن ملاحظة تأثير المرونة والكثافة على سرعة الصوت من خلال مقارنة سرعة الصوت في الوسائط المختلفة مثل الهواء والهيدروجين والحديد. يتمتع كل من الهواء والهيدروجين بنفس خصائص المرونة ، لكن كثافة الهيدروجين أقل من كثافة الهواء ، لذلك ينتقل الصوت في الهيدروجين أسرع منه في الهواء ، تكون مرونة الحديد أكبر بكثير من مرونة الهواء ، ولكن كثافة الهواء أقل بكثير من الحديد ، لذلك ينتقل الصوت في الحديد أسرع منه في الهواء.

2- درجة الحرارة

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على سرعة الصوت ، لأن درجة الحرارة يمكن أن تؤثر على الخصائص المرنة للوسائط المختلفة ، حيث تقل سرعة الصوت في درجات الحرارة المنخفضة ، بينما تزيد درجات الحرارة المرتفعة من سرعة الصوت إذا تساوت جميع العوامل الأخرى.

3- الضغط

يعد الضغط عاملاً آخر له تأثير كبير على سرعة الصوت ، نظرًا لخصائص القصور الذاتي للمواد ، فكلما زاد الضغط على المادة ، أو على الوسيط ، كلما ازدادت كثافته ، وزادت جمودها الذاتي ، وهذا يجعل أي تفاعلات بين الجزيئات أبطأ ، لذلك تقل سرعة الصوت في جميع أنحاء الوسط بسبب زيادة الضغط.

 

 

 

اظهر المزيد

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى