كم تبلغ سرعة الصوت

الصوت

في الفيزياء الصوت هو عبارة عن موجات ميكانيكية طولية؛ والأمواج الميكانيكية هي الأمواج التي تنتقل عبر الأوساط المادية ، ولا يمكنها الانتشار دون وجودِ وسطٍ مادي. يمكن تصنيف الأمواج تبعاً لطريقة انتشارها إلى نوعين؛ أمواج طولية يكون اتجاه انتشارها موازياً لاتجاه الاهتزاز، وأمواج مستعرضة يكون اتجاه انتشارها عامودياً على اتجاه اهتزازها. ويُمكن تعريف الصوت على أنه الاهتزاز الناشئ والمحمول على الأوساط المادية (مثل الهواء أو الماء ) لينتقل عبرها، وإذا وصل الصوت لمستقبلٍ مثل أذن الإنسان فإنه يمكن إدراكه عن طريق حاسة السمع.

منشأ الصوت

حتى نتمكن من فهم الآلية التي ينشأ بواسطتها الصوت بشكلٍ بسيط فإنه من الممكن الاستعانة بأداة موسيقية وترية (أي يُعزف عليها عن طريق تحريك الأوتار) مثل الغيتار. عند العزف على الغيتار فإنه يتم ذلك عن طريق ضرب الأوتار، الأمر الذي يؤدي إلى اهتزازها إلى أعلى وأسفل موضع الاتزان (موضع الاتزان هو الموضع الأصلي للوتر)، هذا الاهتزاز الحاصل يؤدي إلى دفع جزيئات الهواء، الأمر الذي سوف يؤدي إلى انخفاض ضغط الهواء قرب الوتر، وأيضاً سوف يؤدي إلى زيادة ضغط الهواء في المنطقة الجديدة التي أصبح فيها الهواء، وجزيئات الهواء سوف تدفع جزيئات أخرى مسببةً انخفاضاً آخر في ضغط الهواء يليه ارتفاع في ضغط الهواء، وبتكرار هذه العملية ينشأ الصوت وينتقل عبر الهواء إلى أذن المستمع. تُسمّى منطقة الضغط المنخفض بالتخلخل، بينما تسمى منطقة الضغط المرتفع بالتضاغط، وبهذا فإنه يمكن القول إن الأمواج الصوتية هي ليست إلا تعاقباً من تضاغطات يفصل بينها تخلخلات.

سرعة الصوت

في جميع الأوساط المادية تعتمد سرعة الصوت بشكلٍ أساسي على بعض الخصائص مثل الخصائص القصورية، والخصائص المتعلقة بالمرونة، وتُسهم خصائص المرونة بالتأثير الأكبر في سرعة الصوت؛ حيث إنه كلما زاد تفاعل جزيئات وذرات المادة مع بعضها البعض زادت سرعة الصوت في هذا الوسط المادي، وبسبب هذا تكون سرعة الصوت أكبر ما يمكن في الأوساط الصلبة (ع_صلبة)، بينما تكون أقل ما يمكن في الأوساط الغازية (ع_غازية)، وفي الأوساط السائلة تكون سرعة الصوت (ع_سائلة) بين سرعتها في الأوساط الصلبة والغازية.

ع_صلبة > ع_سائلة > ع_غازية

تكون الخصائص القصورية هي المسيطرة فقط في حالة مقارنتنا لسرعة الصوت في طورٍ واحد (مثل مقارنة سرعة الصوت في غازين مختلفين)، وواحد من الخصائص القصورية المؤثرة في سرعة الصوت هي خاصية الكثافة، إذ تتناسب الكثافة تناسباً عكسياً مع سرعة الصوت، فتقل سرعة الصوت كلما زادت الكثافة، وتزداد سرعة الصوت كلما قلت الكثافة. إذاً سوف تكون سرعة الصوت أكبر ما يمكن في الأوساط الأقل كثافة، فلو قارنا بين سرعة الصوت في غاز الهيليوم وسرعة الصوت في الهواء سنجد أن سرعة الصوت في غاز الهيليوم هي الأكبر بسبب انخفاض كثافة الهيليوم بالمقارنة مع الهواء.

سرعة الصوت في الهواء

سرعة الصوت في الهواء تعتمد بشكلٍ أساسي على درجة حرارة الهواء، وأيضاً تعتمد بشكلٍ ثانوي على نسبة الرطوبة في الهواء (بخار الماء الموجود في الهواء)؛ إذ إن نسبة بخار الماء في الهواء تتحكم في خاصية قصورية للوسط الذي سوف تحمل عليه موجة الصوت وهي الكثافة ، وقد سبق وأن تحدثنا عنها في هذا المقال. تُعتبر درجة الحرارة إحدى العوامل المؤثرة بشدة في سرعة الصوت؛ لأنها سوف تؤثر في تفاعل جزيئات الوسط مع بعضها البعض، وهذه واحدة من خصائص المرونة التي تؤثر في سرعة الصوت بشكلٍ كبير.

يمكن حساب سرعة الصوت في الهواء الجاف عند مستوى الضغط الجوي العادي حسب العلاقة التالية:

ع = 331 (0.6 × د)

حيث إن (ع) هي سرعة الصوت، و(د) هي درجة حرارة الهواء، ومن هذه العلاقة يمكن التنبؤ بسرعة الصوت في الهواء في الظروف المعيارية (ضغط جوي طبيعي، ودرجة حرارة 20 س) حيث إن سرعة الصوت في هذه الظروف ستساوي 343م/ث.

حساب سرعة الصوت

بشكلٍ عام يمكن حساب سرعة أي شيء عن طريق معرفة المسافة التي يقطعها في زمنٍ ما، أو بكلماتٍ رياضيةٍ أكثر، يمكن حساب السرعة عن طريق قسمة المسافة المقطوعة على الزمن المستغرق لقطع هذه المسافة. هذه الطريقة تنطبق أيضاً على الموجات الصوتية، لكن حتى يكون الأمر واضحاً تماماً لا بد من التحدث عن خاصيتين مهمتين من خصائص الموجات ، وهاتين الخاصيتين هما الطول الموجي والتردد.

بدايةً الطول الموجي هو المسافة بين أي نقطتين متماثلتين على الموجة متتاليتين، مثل أن نقول المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين، حيث إن هذه المسافة هي الطول الموجي، والطول الموجي مقاس بوحدات الطول، فلو كنا نتحدث عن الطول الموجي بالنظام العالمي للوحدات فإن الوحدة المستخدمة سوف تكون المتر. تجدر الإشارة إلى أن طول موجي كامل هو موجة كاملة. بينما التردد هو عدد الموجات التي تعبر نقطةً ما في وحدة الزمن، والتردد يكافئ مقلوب الزمن، وهو يقاس بوحدة 1/ث أو ما يسمى الهيرتز.

بما أن الطول الموجي مسافة، والتردد هو مقلوب الزمن، فإنه عند ضرب هاتين الكميتين ببعضهما البعض سوف نحصل على سرعة الموجة (لأننا حصلنا على مسافة مقسومةً على زمن، وهذا هو تعريف السرعة)، ويمكن كتابة هذا رياضياً كالآتي:

ع = λ × ت_د

حيث إن (ع) هي سرعة الموجة، (λ) هي الطول الموجي، و(ت_د) هو تردد هذه الموجة.

ويمكن حساب سرعة الصوت عن طريق الاعتماد على معادلة نيوتن-لابلاس (بالإنجليزية: Newton-Laplace equation) والتي تخبرنا بأنه بقسمة معامل الحجم (بالإنجليزية: Bulk Modulus) على كثافة الوسط فإننا سوف نحصل على مربع سرعة الصوت في هذا الوسط، وتعطى معادلة نيوتن-لابلاس كالآتي:

ع = م_ح/ρ

حيث إن (ع) هي سرعة الصوت في الوسط، و(م_ح) هي معامل الحجم، و(ρ) هي كثافة الوسط.

2023-12-1755فيزياء

مزيد من المشاركات

طريقة حواوشي اسكندراني

حواوشي إسكندراني في هذه المقال نقدّم لكم طريقة إعداد الحواوشي الإسكندراني، وهو عبارة عن عجين محشو باللحم على الطريقة المصرية الإسكندرانية، يتميّز بطعمه الشهي ورائحته الزكية، ويمكننا تناوله على وجبة الغداء أو وجبة العشاء، وهو سهل التحضير. فيما يلي نبيّن لكم خطوات إعداد الحواوشي الإسكندراني بطريقة سهلة وسريعة. طريقة إعداد الحواوشي الإسكندراني المكوّنات 500 غرام أو حوالي كوبين من الطحين . ثلاث ملاعق صغيرة من الخميرة. ثلاث ملاعق صغيرة من السكر. القليل من الملح. ملعقتان من الزيت . بيضة. ملعقتان من

طريقة التخلص من الوسواس

الوسواس يُعرض للمرء أحياناً خوطرُ سيئةٌ ووساوسٌ من الشيطان، ولكن سرعان ما يستعيذ من الشيطان ويتحوّل عنها وينصرف، فهذه لا تدخل في ما يسمى بمرض الوساس، بينما مرض الوسواس هو الملازم للمرء في كلّ أحواله، والمسيطر على تفكيره وسلوكه، وقد شاع هذا المرض في السنوات الأخيرة بشكلٍ كبيرٍ، وربما يعود السبب الأساسيّ إلى الغفلة عن الله تعالى، والغرق في أمور الحياة ومشاكلها، التي لا تعدّ ولا تحصى. أسباب الوسواس هناك عدة أسبابٍ للإصابة بالوسواس، وأهمها: أحياناً يكون سببه مرضٌ نفسيٌّ. غالباً ما يكون من الشيطان،

بحث عن الدين الإسلامي

الدين الإسلامي يعرّف الإسلام في الاصطلاح الشرعيّ بمعنيين اثنين، الأول: استسلام الخلائق جميها لأوامر الله القدريّة والكونيّة، وهو بهذا المعنى يشمل المؤمن، والكافر، والعاصي، والطائع، بل وجميع المخلوقات، ولا يترتب عليه ثوابٌ ولا عقابٌ، أمّا المعنى الثاني؛ فهو الاستسلام والانقياد لأوامر الله -عزّ وجلّ- الشرعيّة، وهو بهذا المعنى ينقسم إلى نوعين اثنين: الإسلام العام، وهو الدين الذي جاء به أنبياء الله تعالى جميعاً، والإسلام الخاص؛ وهو الذي نزل على رسول الله محمد صلّى الله عليه وسلّم، وقد اختص الإسلام

الفرق بين كم الاستفهامية وكم الخبرية

الفرق بين كم الاستفهامية وكم الخبرية من حيث التعريف فيما يأتي توضيع لتعريف كل من كم الاستفهامية وكم الخبرية: تعريف كم الاستفهامية هي من كنايات العدد، يستفهم فيها عن عدد مجهول، وتحتاج إلى جواب، وهي من الألفاظ التي لها حق الصدارة، ولا تحتمل جملتها التصديق والتكذيب لأنّها من الأساليب الإنشائية ، ونضع في نهاية جملتها علامة استفهام؟ وتمييزها إمّا مفرداً منصوباً أو مجروراً بحرف جرّ إذا جاءت كم نفسها مجرورة بحرف جر. تعريف كم الخبرية هي من أنواع الجمل الخبرية لذلك تحتمل الجملة الصدق والكذب، ولا يُقصد

تعريف الخط العربي

الخط العربي يُعرف الخط العربي على أنّه فن وتصميم عملية الكتابة في جميع اللغات التي تستخدم الحروف العربية، والكتابة العربية تمتاز بكونها متصلة، الأمر الذي يجعل منها عملية قابلة لاكتساب العديد من الأشكال الهندسية، ويكون ذلك من خلال الرجع، والمد، والتشابك، والتزوية، والإستدارة، والتركيب، والتداخل، وفن الخط يقترن بالزخرفة العربية، إذ يُستخدم لتزيين القصور والمساجد، كما يستخدم في تحلية الكتب والمخطوطات، وتحديداً لنسخ آيات القرآن الكريم. مراحل التجديد للخط العربي المرحلة الأولى: عندما انتشر الدين

كم عدد المساجد في العالم

المسجد المسجد أو ما يُسمى بالجامع هو عبارة عن دار عبادة للمسلمين يصلون فيه خمس صلوات يومياً هي: الفجر، والظهر، والعصر، والمغرب، والعشاء، حيث ينادى إلى الصلاة فيه بواسطة الآذان، وسُمّي المسجد مسجداً؛ لأنّه مكان للسجود، فنطلق عليه تسمية المسجد إذا كان صغير الحجم، أمّا إذا كبُر حجمه كبيراً فيُسمى جامعاً لاجتماع عدد كبير من الناس للصلاة فيه يوم الجمعة، فيُقال لكل جامع مسجد، وليس كل مسجد جامع. كان أوّل مسجد بُني في التاريخ مسجد قباء في المدينة المنورة، وذلك بعد وصول النبي صلى الله عليه وسلم من مكة

عناصر كيميائية

عناصر كيميائية هي مادة كيميائيّة تتكوّن من ذرات، ويتماثل فيها عدد البروتونات في نواتها مع العدد الذري لها، حيث يوجد 118 عنصراً كيميائيّاً تم تحديد جميع خصائصها؛ ويمكن العثور على 94 عنصراً منها بشكل حر في الطبيعة، و24 عنصراً هي اصطناعيّة، كما أنّ 80 عنصراً تمتلك نظائر مستقرّة، و38 تمتلك نظائر مشعّة، في حين أنّ بقية العناصر تضمحل مع مرور الوقت. الاكتشاف منذ الزمن القديم كان يوجد عدد من العناصر المألوفة عند إنسان ما قبل التاريخ أمثال (الكربون، والنحاس، والذهب، والحديد، والرصاص، والزئبق، والفضة،

طريقة عمل عصير الخضروات

القيمة الغذائية للكرفس القيمة الغذائية 100 غرام من الكرفس الماء 95.43 غرام الطاقة 14 سعرة حرارية البروتين 0.69 غرام الدهون 0.17 غرام الكربوهيدرات 2.97 غرام الألياف 1.6 غرام السكريات 1.34 غرام الكالسيوم 40 ملليلغرام الحديد 0.20 ملليلغرام المغنيسيوم 11 ملليغرام الفسفور 14 ملليلغرام البوتاسيوم 260 ملليلغرام الصوديوم 80 ملليلغرام الزنك 0.13 ملليغرام فيتامين ج 3.1 ملليغرام الثيامين 0.021 ملليلغرام الريبوفلافين 0.057 ملليلغرام النياسين 0.320 ملليغرام فيتامين ب6 0.074 ملليغرام الفولات 36 ميكروغرام