الامارات 7 - سرعة الصوت هي السرعة التي تنتقل بها الموجات الصوتية عبر مختلف المواد. في وسط جاف وبدرجة حرارة 0 درجة مئوية، تبلغ سرعة الصوت حوالي 331.29 مترًا في الثانية، بينما في وسط سائل عند درجة حرارة 8 درجات مئوية تصل إلى حوالي 1,439 مترًا في الثانية.
العوامل المؤثرة على سرعة الصوت:
كثافة الوسط: تعتمد سرعة الصوت على مرونة وكثافة الوسط الذي تنتقل عبره الموجات الصوتية. العلاقة بين المرونة وسرعة الصوت طردية؛ فكلما زادت مرونة الوسط وقلّت كثافته، زادت سرعة الصوت. لذلك، ينتقل الصوت في السوائل أسرع منه في الغازات، وفي المواد الصلبة أسرع من السوائل.
الضغط: في الغازات، لا يؤثر الضغط على سرعة الصوت عند درجة حرارة ثابتة، لأن الزيادة في الضغط تؤدي إلى زيادة متساوية في الكثافة، مما يلغي التأثيرات على سرعة الصوت. بينما في السوائل، يؤدي زيادة الضغط إلى زيادة سرعة الصوت.
درجة الحرارة: العلاقة بين درجة الحرارة وسرعة الصوت طردية؛ فكلما زادت درجة الحرارة، ازدادت سرعة الصوت. يمكن حساب سرعة الصوت في الهواء الجاف باستخدام الصيغة التالية:
سرعة الصوت = 331 + (0.61 × درجة الحرارة)
سرعة الصوت في الأوساط المختلفة:
في الأوساط الصلبة: ينتقل الصوت بسرعة أكبر في المواد الصلبة مقارنة بالسائلة والغازية نظرًا لتقارب الجزيئات. على سبيل المثال، تبلغ سرعة الصوت في المواد الصلبة حوالي 6000 متر في الثانية، وفي الفولاذ 5100 متر في الثانية، بينما تصل سرعة الصوت في الألماس إلى حوالي 35 ضعفًا مقارنة بالماء.
في الأوساط الغازية: ينتقل الصوت ببطء في الغازات بسبب التباعد الكبير بين الجزيئات، مما يؤدي إلى استغراق طاقة الموجة الصوتية وقتًا أطول للتنقل بين الجزيئات.
في الأوساط السائلة: سرعة الصوت في السوائل أكبر من الغازات وأقل من المواد الصلبة، نظرًا لأن المسافات بين الجزيئات في السوائل أقل من الغازات ولكن أكبر من الصلبة.
العوامل المؤثرة على سرعة الصوت:
كثافة الوسط: تعتمد سرعة الصوت على مرونة وكثافة الوسط الذي تنتقل عبره الموجات الصوتية. العلاقة بين المرونة وسرعة الصوت طردية؛ فكلما زادت مرونة الوسط وقلّت كثافته، زادت سرعة الصوت. لذلك، ينتقل الصوت في السوائل أسرع منه في الغازات، وفي المواد الصلبة أسرع من السوائل.
الضغط: في الغازات، لا يؤثر الضغط على سرعة الصوت عند درجة حرارة ثابتة، لأن الزيادة في الضغط تؤدي إلى زيادة متساوية في الكثافة، مما يلغي التأثيرات على سرعة الصوت. بينما في السوائل، يؤدي زيادة الضغط إلى زيادة سرعة الصوت.
درجة الحرارة: العلاقة بين درجة الحرارة وسرعة الصوت طردية؛ فكلما زادت درجة الحرارة، ازدادت سرعة الصوت. يمكن حساب سرعة الصوت في الهواء الجاف باستخدام الصيغة التالية:
سرعة الصوت = 331 + (0.61 × درجة الحرارة)
سرعة الصوت في الأوساط المختلفة:
في الأوساط الصلبة: ينتقل الصوت بسرعة أكبر في المواد الصلبة مقارنة بالسائلة والغازية نظرًا لتقارب الجزيئات. على سبيل المثال، تبلغ سرعة الصوت في المواد الصلبة حوالي 6000 متر في الثانية، وفي الفولاذ 5100 متر في الثانية، بينما تصل سرعة الصوت في الألماس إلى حوالي 35 ضعفًا مقارنة بالماء.
في الأوساط الغازية: ينتقل الصوت ببطء في الغازات بسبب التباعد الكبير بين الجزيئات، مما يؤدي إلى استغراق طاقة الموجة الصوتية وقتًا أطول للتنقل بين الجزيئات.
في الأوساط السائلة: سرعة الصوت في السوائل أكبر من الغازات وأقل من المواد الصلبة، نظرًا لأن المسافات بين الجزيئات في السوائل أقل من الغازات ولكن أكبر من الصلبة.