تتاثر سرعة انتقال الصوت
تعد سرعة انتقال الصوت هي السرعة التي ينتقل بها الصوت في وسط معين، ويمكن اعتبار الهواء هو الوسط الأكثر شيوعًا لانتقال الصوت في الغالب وتعتمد سرعة انتقال الصوت على عدة عوامل مثل درجة حرارة الوسط ونوعيته وكثافته، وغالبًا ما يتحدث الناس عن سرعة انتقال الصوت في الهواء لأنه الوسط الذي يمكننا سماع الأصوات فيه في حياتنا اليومية.
نبذة عن سرعة انتقال الصوت
سرعة انتقال الصوت هي السرعة التي يتحرك بها الصوت في وسط مادي معين، مثل الهواء أو الماء أو الصلب وتتفاوت سرعة انتقال الصوت باختلاف الوسط المادي الذي ينتقل فيه الصوت، وبمتوسط سرعة حوالي 343 مترًا في الثانية في درجة حرارة الغرفة وفي الهواء الجاف عند الضغط الجوي القياسي.
فإن الصوت ينتقل في الهواء بسرعة تبلغ حوالي 1235 كيلومترًا في الساعة، بينما تبلغ سرعته في الماء حوالي 1490 مترًا في الثانية، وفي الصلب يبلغ متوسط سرعته حوالي 5000 متر في الثانية.
وتستخدم سرعة انتقال الصوت في العديد من التطبيقات العلمية والتقنية مثل الاتصالات اللاسلكية والتصوير الطبي والطيران والموسيقى والصوتيات والتسجيلات الصوتية.
اقرأ أيضا: تتأثر سرعة انتقال الصوت ب
هل تتأثر سرعة انتقال الصوت؟
نعم، تتأثر سرعة انتقال الصوت بعدة عوامل، منها درجة حرارة الوسط الذي ينتشر فيه الصوت، وتزداد سرعة انتقال الصوت في الوسط الذي يكون فيه درجة الحرارة أعلى، كما تتأثر السرعة في عملية انتقال الصوت بالضغط الجوي.
فكلما زاد الضغط الجوي زادت سرعة انتقال الصوت، وبشكل عام سرعة انتقال الصوت تتأثر بكثير من العوامل الأخرى مثل الرطوبة والكثافة والتركيب الكيميائي للوسط الذي ينتشر فيه الصوت.
العوامل المؤثرة على سرعة انتقال الصوت
تتأثر عملية سرعة انتقال الصوت بالعديد من العوامل، من بينها:
- درجة حرارة الوسط الذي يتم تحرك فيه الصوت، فبالعادة يكون انتشار الصوت أسرع في المواد الصلبة التي تكون درجة حرارتها أعلى مثل الفولاذ، وبطيء في الهواء والغازات التي تكون درجة حرارتها أقل.
- الكثافة، فبالعادة يكون انتشار الصوت أسرع في المواد الأكثر كثافة، وبطيء في المواد الأقل كثافة.
- الرطوبة، فعالية انتقال الصوت في الهواء يقل كلما ارتفعت نسبة الرطوبة.
- التردد، فالصوت ذو التردد العالي ينتشر ببطء أكبر من الصوت ذو التردد المنخفض.
- الضغط الجوي، حيث يتأثر انتشار الصوت بالضغط الجوي الذي يعمل عليه، فكلما ارتفع الضغط الجوي يزيد انتشار الصوت، والعكس صحيح.
- نوعية وشكل المادة التي يتم تحرك الصوت فيها، فبعض المواد تكون موصلة جيدة للصوت فيما يكون أخرى معزولة.
وهناك عوامل أخرى قد تؤثر على سرعة انتشار الصوت، مثل الارتفاع عن سطح الأرض وشدة الصوت وتردد الصوت، إضافة إلى وجود عوائق أخرى في مسار انتشار الصوت.
العلاقة بين كثافة المادة وسرعة انتقال الصوت
سرعة انتقال الصوت في المادة تتأثر بكثافتها، حيث أن الموجات الصوتية تتحرك عندما يتحرك جزيء المادة الذي يضربها، وبالتالي فإن كثافة المادة تحدد عدد الجزيئات في حجم معين من المادة. وعندما يكون للمادة كثافة عالية.
فإن هذا يعني وجود عدد أكبر من الجزيئات في المسافة الواحدة، مما يعني أن الصوت يمكن أن يتحرك بسرعة أكبر، بينما عندما يكون للمادة كثافة منخفضة، فإن الجزيئات في المادة قليلة، مما يؤدي إلى انخفاض سرعة انتقال الصوت.
وبشكل عام، فإنه يمكن التعبير عن العلاقة بين كثافة المادة وسرعة انتقال الصوت بالمعادلة التالية:
- سرعة الصوت = جذر (الضغط الكلي للمادة / كثافة المادة).
حيث يتضح من المعادلة أنه كلما زادت كثافة المادة، كلما زادت سرعة انتقال الصوت فيها.
كما يمكنكم التعرف على: وحدة قياس شدة الصوت
سرعة انتقال الصوت في الفراغ
في الفراغ، لا تنتشر الموجات الصوتية لأنه لا يوجد مادة لتنقلها لذلك لا يوجد سرعة لانتقال الصوت في الفراغ، وإذا أردنا نقل الصوت في الفضاء الخارجي، فسنحتاج إلى وسيلة نقل أخرى مثل الأمواج الكهرومغناطيسية (مثل الإشعاعات الراديوية) لنقل الصوت من مكان إلى آخر.
لماذا تكون سرعة الصوت في المواد الصلبة أسرع؟
تكون سرعة الصوت في المواد الصلبة أسرع بسبب ارتفاع كثافة المادة وارتفاع صلابتها، مما يؤدي إلى زيادة قوة الربط بين جزيئات المادة وبسبب ارتفاع قوة الربط بين الجزيئات، يصبح من الصعب على الصوت انتزاع الجزيئات والتحرك في المادة، وبالتالي ينتقل الصوت في المادة الصلبة بسرعة أكبر.
علاوة على ذلك، فإن المواد الصلبة ليست مرنة بما فيه الكفاية لتفسيح المجال أمام حركة الجزيئات بشكل سهل، وهذا يساعد على زيادة سرعة انتقال الصوت في هذه المواد.
على ماذا تعتمد سرعة انتقال الصوت في الهواء؟
تعتمد سرعة انتقال الصوت في الهواء على عدة عوامل، من بينها درجة حرارة الهواء والرطوبة والضغط الجوي وتركيب الغازات في الهواء. فعلى سبيل المثال، عندما يرتفع الضغط الجوي، يزيد ذلك من كثافة الهواء، مما يجعل سرعة انتقال الصوت فيه أسرع.
وبشكل عام، يمكن القول أن سرعة انتقال الصوت في الهواء تتراوح ما بين 330 متراً/ثانية إلى 343 متراً/ثانية عند درجة حرارة الغرفة وضغط جوي قياسي، وتتغير هذه القيم بزيادة درجة الحرارة والرطوبة والارتفاع عن سطح البحر.
في أي وسط تكون سرعة انتقال الصوت أكبر؟
تختلف سرعة انتقال الصوت من وسط إلى آخر، وعلى الرغم من أن سرعة انتقال الصوت في الهواء تكون أقل من سرعتها في المواد الصلبة والسوائل، إلا أنها تكون أكبر في الغازات مثل الهيليوم، حيث يتحرك الجزيء بشكل أسرع في الغازات بسبب تباعدها وضعف قوة الجذب بين الجزيئات ويمكن استخدام هذه الخاصية في تطبيقات مثل الأكسجين السائل والنيون في صناعة الليزر والتبريد بالغاز.
كما يمكنكم الاطلاع على: سرعة الصوت في الهواء الساخن والبارد
باختصار، سرعة انتقال الصوت تختلف حسب الوسط الذي يمر به الصوت، وتتأثر بعوامل عديدة مثل درجة الحرارة والضغط وكثافة المادة وغيرها كما أن سرعة انتقال الصوت في الهواء تكون أبطأ من سرعتها في الصلب أو السوائل.