العوامل المؤثرة على سرعة الصوت
سرعة الصوت (بالإنجليزية: speed of sound) هي السرعة التي تنتشر بها الموجات الصوتية عبر المواد المختلفة، حيث تبلغ سرعة الصوت في الوسط الجاف، وفي درجة حرارة 0 درجة مئوية ما يُعادل 331.29 مترًا في الثانية، أمّا سرعة الصوت في الوسط السائل وعلى درجة حرارة 8 درجة مئوية تبلغ حوالي 1,439 مترًا في الثانية.
وفيما يلي ذكر لأبرز العوامل المؤثرة على سرعة الصوت:
كثافة الوسط الذي يمر من خلاله
تعتمد سرعة الصوت على مرونة وكثافة الوسط الذي ينتقل عبره، ومن الجدير الإشارة إلى أنّ العلاقة بين سرعة انتقال الصوت ومرونة الوسط الذي تنتقل عبره هي علاقة طردية أي أنّه كلما قلّت كثافة الوسط تزداد مرونته (السرعة=المرونة/الكثافة) وبالتالي تزداد سرعة انتقال الصوت، حيث ينتقل الصوت في السوائل أسرع منه في الغازات وأسرع في المواد الصلبة منه في السوائل.
الضغط
يكون تأثير ضغط الهواء عند درجة الحرارة الثابتة على سرعة الصوت في الغازات تأثيرًا معدومًا؛ وذلك لأنّ الكثافة ستزداد وبما أنّ الكثافة والضغط لهما تأثيرات متساوية سينتج عنه إلغاء تأثيرات كلا الطرفين على سرعة الصوت، أمّا في الوسط السائل فيظهر تأثير الضغط على سرعة الصوت من خلاله، حيث تزداد سرعة الصوت بازدياد ضغط الماء مثلاً، أي أنّ العلاقة بين الضغط وسرعة الصوت في الوسط السائل علاقة طردية.
درجة الحرارة
كلما زادت درجة الحرارة في وسط ما تزداد سرعة الموجات الصوتية، أي أنّ العلاقة بين درجة الحرارة وسرعة الصوت علاقة طردية فعندما تكون جزيئات المادة أكثر حرارة، فإنّها تُصبح أكثر حركة، كما قد وضع العلماء صيغة رياضية يُمكن من خلالها حساب سرعة الصوت في الهواء الجاف، والتي تُلائم جميع درجات الحرارة، وهي: سرعة الصوت= 331 (0.61*درجة الحرارة).
سرعة الصوت في الأوساط المختلفة
فيما يلي توضيح لسرعة الصوت في الأوساط المختلفة:
سرعة الصوت في الأوساط الصلبة
ينتقل الصوت بين جزيئات المواد الصلبة التي تكون متقاربة ومتراصّة على نحو أكبر وأسرع مما هي عليه في الأوساط السائلة والغازية، وذلك بسبب أنّ كثافة المواد الصلبة كبيرة مما ينتج عنه اصطدام للجزيئات ببعضها البعض بصورة أسرع وتستغرق وقتًا أقل، فعلى سبيل المثال تبلغ سرعة الصوت في الحالة الصلبة 6000 متر في الثانية، بينما تبلغ سرعة الصوت في الفولاذ 5100 متر في الثانية، إضافةً إلى ذلك فإنّ سرعة الصوت في الألماس تُعدّ أسرع ب35 مرة من الماء.
سرعة الصوت في الأوساط الغازية
ينتقل الصوت عبر الغازات بشكل بطيء وذلك بسبب تباعد الجزيئات التي تتكون منها المواد الغازية، وتجدر الإشارة إلى أنّه حتى تنتقل طاقة الموجات الصوتية من جزيء إلى آخر فإنّها تحتاج إلى وقت أكبر من أي وسط آخر نتيجة للتباعد بين جزيئات الغازات.
سرعة الصوت في الأوساط السائلة
ينتقل الصوت عبر الأوساط السائلة بصورة أسرع من الوسط الغازي وأبطأ من الوسط الصلب، وذلك لأنّ المسافات بين الجزيئات في الأوساط السائلة أكثر منها في المواد الصلبة إلّا أنّها أقل من المسافة بين الجزيئات في الأوساط الغازية، لذلك فإنّ سرعة الصوت في السوائل تقع بين المواد الصلبة والمواد الغازية.
