بما تتأثر سرعة انتقال الصوت

تتأثر سرعة انتقال الصوت ب

• كثافة الوسط المحيط.
• درجة حرارة الوسط المحيط.
• مقدار الرطوبة بالوسط المحيط.

تتأثر سرعة انتقال الصوت بعدد من العوامل والخصائص الفيزيائية المرتبطة بالوسط المحيط به، حيث ينتقل الصوت من مكان إلى آخر اعتمادًا على طبيعة الوسط وخواصه الفيزيائية، وتتأثر سرعة الصوت عند الانتقال يــ:

كثافة الوسط المحيط: وتتناسب سرعة الضوء تناسبًا طرديًا مع كثافة الوسط، فكلما زادت كثافة الوسط، كلما اقتربت الجزيئات بعضها من بعض مما ساعد على انتقل الصوت بسرعة أكبر بين الجزيئات المُتقاربة.

درجة حرارة الوسط: تتناسب سرعة الصوت تناسبًا طرديًا مع درجة حرارة الوسط المحيط به، فكلما زادت درجة الحرارة، كلما تزايد تدافع جزيئات الوسط فيما بينها مما ساعد على نقل الصوت بسرعة أكبر.

مقدار الرطوبة بالوسط المحيط: تزداد سرعة انتقال الصوت من مكان لآخر عند زيادة رطوبة الوسط المحيط.

سرعة انتقال الصوت

يُعبر مصطلح سرعة الصوت عن المسافة التي تقطعها الموجة الصوتية لتنتقل من مكان إلى آخر خلال الوسط المحيط في مدة زمنية معينة، وتظل سرعة الصوت ثابتة على طول الوسط إذا لما تتغير الظروف المحيطة به، وتختلف سرعة الصوت وفقًا للوسط المحيط به نظرًا لاختلاف كثافة ومرونة الجزيئات، ويمكن للصوت أن يمر من خلال المادة الصلبة أو السائلة أو الغازية.

وتختلف سرعة الصوت عند مروره بالمادة الصلبة أو السائلة أو الغازية نظرًا لمدى تقارب وتباعد الجزيئات فيما بينهما، وعلى العموم تكون سرعة الصوت بالمواد الصلبة في ذروتها مقارنة بكل من سرعتها في المادة السائلة أو الغازية، ويتبعها في الترتيب سرعة الصوت بالمادة السائلة لتأتي أخيرًا سرعة الصوت بالمادة الغازية.

العلاقة بين كثافة المادة وسرعة انتقال الصوت 

• سرعة الصوت المار بالوسط الصلب.
• سرعة الصوت المار بالوسط السائل.
• سرعة الصوت المار بالوسط الغازي.

تتناسب سرعة الصوت تناسبًا طرديا مع كثافة المادة المار بها، وتنقسم المواد إلى:

سرعة الصوت المار بالوسط الصلب: تتميز المادة الصلبة بالكثافة العالية دون غيرها من المواد السائلة والغازية، نظرًا لتقارب الجزيئات فيما بينها بشكل كبير، وعند التحدث من خلال وسط مادي صلب ينتقل الصوت من خلال اهتزاز الجزيئات المتقاربة مما يعمل على سرعة انتشار الصوت في وقت أقل.

وتختلف سرعة الصوت في الوسط الصلب في المواد المختلفة وفقًا لتغير كثافة الجزيئات بها ومرونة جزيئاتها، فعلى سبيل المثال، تصل سرعة الصوت فى الفولاذذ إلى 5100 متر في الثانية الواحدة، وينتقل في الماس بسرعة أكبر 35 مرة من سرعة الصوت في الهواء والتي تصل إلى 343.2 متر في الثانية الواحدة.

وتقل سرعة الصوت عند مرورها بمادة صلبة أكثر ليونة من غيرها، وعلى سبيل المثال، سرعة الصوت بالمطاط، حيث تقل سرعة الصوت بالمطاط مقارنة بسرعة الصوت في الفولاذ.

سرعة الصوت المار بالوسط السائل: تتميز المواد السائلة بالكثافة المتوسطة والمرونة العالية، وتزداد المسافة بين جزيئات المادة السائلة مقارنة بالمادة الصلبة، مما يعني أن كثافة المادة السائلة أقل من كثافة المادة الصلبة، لذلك ينتقل الصوت في المادة السائلة بسرعة أقل من انتقاله في إحدى المواد الصلبة.

وتختلف سرعة الصوت بالمواد السائلة وفقًا لطبيعة السائل عند ثبات درجة الحرارة، فعلى سبيل المثال، تصل سرعة الصوت في الماء إلى 1480 متر في الثانية الواحدة، بينما تتراوح سرعة الصوت في الماء المُقطر فيما بين 145 إلى 1498 متر في الثانية، وتصل سرعة الصوت بمياه البحر إلى 1531 متر بالثانية الواحدة.

سرعة الصوت بالهواء: لاتعتمد سرعة الصوت في الهواء على كثافة الوسط وذلك لأن كثافة الغازات موحدة نسبيًا بغض النظر عن نوع الغاز المستخدم، حيث يتسع الغاز ليملئ الفراغ المحدد له، لتقع سرعة الصوت في هذه الحالة خارج تأثير كلًا من الكثافة والضغط ليتأثر فقط بدرجة الحرارة، وتتناسب سرعة الصوت المار بالهواء مع الجذر التربيعي لدرجة الحرارة المطلقة المُقاسة بوحدة الكلفن.

ماهي سرعة انتقال الصوت في الفراغ

صفر متر في الثانية الواحدة.

ينتقل الصوت من مكان لآخر عبر وسيط فيما يُعرف باسم الوسط المحيط، وعند غياب الوسط بجزيئاته المتقاربة أو المتباعدة يعجز الصوت عن الإنتقال وهذا مايحدث في حالة الفراغ، حيث ينعدم الوسط في الفراغ مما يؤدي إلى عدم انتقال الصوت.

ما هو الصوت

يُعرّف الصوت في علوم الفيزياء نصًا على أنه اهتزاز ينتشر كموجة ضغط مسموعة، عبر وسيط مثل غاز أو سائل أو صلب.

ويُعتبر الصوت شكل من أشكال الطاقة، وينتج عن اهتزاز الأحبال أو الجزيئات المتقاربة على شكل موجة ميكانيكة تنتقل من مكان لآخر باستخدام الوسط المحيط بها، ويمكن أن يكون وسط الإنتشار سائل أو صلب أو غاز.

ويتم انتقال الصوت عن طريق اصطدام إحدى جزيئات الوسط بجزئ آخر مما يعمل على نقل الصوت من خلال هذا الاضطراب، وينتشر الضوت في هيئة أمواج طولية مكونة من:

• تضاغطات.
• تخلخلات.

التضاغطات (compression): وتعرف أيضًا بمنطقة التكثيف، وبها يحدث ضغط متزايد على الموجة الصوتية.

التخلخلات (rarefaction): وتُسمي بمرحلة التمدد، وبها يقل الضغط عن الموجة الصوتية.

مصادر الموجة الصوتيه الطولية

تتنوع مصادر الموجة الصوتيه الطولية، فيمكن إنتاج موجة صوتية عن طريق:

• اهتزاز المواد الصلبة بشكل دورى ومتكرر، مثل اهتزاز الأحبال الصوتية في الإنسان.
• حدوث توسعات وانضغاطات متتالية بشكل ثابت ودوري.
• تدفق الهواء بسلاسة حول عوائق غير حادة مثل التي تحدث عند عزف الناي أو الفلوت، فيقوم الإنسان بدفع الهواء خلال الناي مما يعمل على تكوين دوامات من الأمواج الصوتية.

وتختلف الموجة الصوتية من واحدة لآخرى نتيجة تغير عدد من الخصائص الفزيائية الخاصة بها مثل التردد والسرعة والطول الموجي وغيرها من الخصائص الفيزيائية المميزة للموجات.

ويعتمد المدى السماعي للبشر على مقدار التردد الخاص بالصوت، فيستطيع البشر سماع الأصوات وإدراكها فيما بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز، وتسمي الأصوات الأعلى ترددًا من النطاق البشري بالموجات فوق الصوتية (Ultra sound)، بينما تُسمى الأصوات الأقل ترددًا بالموجات تحت الصوتية (Infrasound)