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.

2023-12-1714فيزياء

مزيد من المشاركات

ترتيب أعلى جبال العالم

ترتيب أعلى جبال العالم يُبيّن الجدول الآتي ترتيب أعلى جبال العالم ومعلومات عنها: الترتيب اسم الجبل السلسلة الجبلية البلد الارتفاع (كم) 1 إفرست الهيمالايا نيبال-التبت 8.849 2 كي 2 قراقرم باكستان-الصين 8.610 3 كانشينجونغا الهيمالايا الهند-نيبال 8.585 4 وستو الهيمالايا نيبال-التبت 8.516 5 ماكالو الهيمالايا نيبال-التبت 8.463 6 تشو أويو الهيمالايا نيبال-التبت 8.200 7 دهاولاغيري الهيمالايا نيبال 8.167 8 ماناسلو الهيمالايا نيبال 8.162 9 نانكا بربت الهيمالايا باكستان 8.125 10 أنابورنا الهيمالايا نيبال

تحليل شخصية محبي اللون العنابي

تحليل شخصية محبي اللون العنابي يُمكن تحليل شخصية محبي اللون العنابي على النحو الآتي: صفات شخصية محبي اللون العنابي يمتاز محبو هذا اللون ب السلام الداخلي ، وتوازن عاطفي، يمتلكون بديهة سليمة وهم أصحاب شخصية عملية، إلا أنها عصبية، حيث إنه يجسد معاني القوة ويفضله رجال الأعمال الأقوياء، يوصي علماء النفس باستخدامه، يتميز مرتدو هذا اللون بالنشاط والمهارات التنظيمية الممتازة، ولكنهم بخيلون في مشاعرهم. يُعرف محبو هذا اللون بأنهم أنيقون ومنغلقون ومخصصون، أقوياء فهو لون يجمع بين الجدية والقوة النفسية

أين تقع مدينة طرابزون

مدينة طرابزون تُعد مدينة طرابزون الموجودة في الدولة التركيّة إحدى أهمّ المدن الواقعة على طريق الحرير، هذا الطريق التاريخي القديم، وهي بذلك تُعتبر البوابة التجاريّة الأهم للدولة الإيرانيّة، إضافةً لكونها من المدن الساحليّة الجميلة والتي تستهوي عشّاق الإطلالات السّاحرة وجمال البلاد الطبيعي. موقع مدينة طرابزون تقع مدينة طرابزون في القسم الآسيوي من الدولة التركيّة، إلى الجهة الشماليّة الشرقيّة منها؛ حيث تُعدّ مدينةً ساحلية على البحر الأسود، وتُشكّل هذه المدينة المركز لمحافظة طرابزون، ونجد دولة

أهمية مقامات الحريري

أهمية مقامات الحريري كان فن المقامة يتمثل برائده بديع الزمان الهمذاني ، والتي بلغت مقاماته في شهرتها جميع أنحاء العالم الإسلامي، وجاء بعد ذلك الحريري، وقدم مقاماته الخمسين المشهورة، والتي بلغت شهرتها كل مبلغ، وفاقت ما سبقها، وأعجزت من جاء بعدها عن مثلها، وتتلخص أهمية مقامات الحريري فيما يأتي: القيمة الأدبية العالية تُعتبر مقامات الحريري أيقونة أدبية من فنٍ، وإبداعٍ، وسحرٍ في الكلام، كما تأتي أهميتها من الغرض الأخلاقي التّي تضمنته، وحملته كرسالةٍ ضمنية داخل سطورها، والذي جاء في إطارٍ بديعٍ من

استخدام خامات البيئة في الأعمال الفنية

الخامات البيئية يعتبر تصميم، وصناعة الأعمال الفنيّة من الهوايات الجميلة الّتي يقضي بها العديدون أوقاتهم، والّتي قد يستفيدون منها في تحصيل مدخولات ماليّة لا بأس بها تكون رافدة، ومعينة لهم على قضاء حوائجهم، وسد التزاماتهم الماليّة، وتوفير أسباب المعيشة الكريمة لهم. كما وتعتبر المنتجات، والأعمال الفنية المتعددة أيضاً من المناظر الّتي يستمتع الإنسان بالنظر إليها، والتأمّل فيها كونها تتوفر على منسوب عالٍ من الجمال، والدقة، والإتقان، والإبداع. يترك الإنسان خلفه يوميّاً كميّات كبيرة من المواد

حكم الصلاة في المقبرة

حكم الصلاة في المقبرة ورد عن رسول الله -صلّى الله عليه وسلّم- أنّه قال: (الأرضُ كلُّها مسجدٌ إلا المقبرةَ والحمَّامَ)، ممّا يدل على عدم جواز الصلاة في المقبرة أو إلى القبور، والحكمة في ذلك أنّ الصلاة في المقبرة ونحو القبور ذريعةٌ للشرك بالله تعالى، وكل ما يعدّ وسيلةً وطريقاً للشرك يكون محرّماً، حيث إنّ الشيطان يجري من الإنسان مجرى دمه، فيبدأ معه في الذرائع والوسائل، ثمّ ينتهي به إلى الغايات، أمّا فيما يتعلّق بالصلاة على الجنائز فهي جائزةٌ، حيث ثبت عن النبي -صلّى الله عليه وسلّم- صلاته على قبر

تعليم آداب الاستئذان للأطفال

الاستئذان هو طلب الإذن بالدخول إلى مكانٍ لا يملك الإنسان حقّ الدخول إليه دون إذن صاحبه؛ كزيارة منزل قريبٍ أو صديقٍ أو حتّى أحد أفراد العائلة في البيت، والاستئذان أدبٌ من الآداب الإسلاميّة العظيمة التي حثّ عليها الشرع وأمر بها في القرآن والسنّة.وهو من أهمّ الآداب التي على الأطفال أن يتعلّموها منذ صغرهم؛ حتى يصبح عادةً لديهم، يعيشون وفقها ويطبّقونها، وللاستئذان آداب عدَّةٌ، سنتحدّث عنها آتيًا. تعليم آداب الاستئذان للأطفال هناك العديد من الآداب التي يجب على المسلم الالتزام بها عند الاستئذان،

تطور صناعة السفن عبر العصور

الخط الزمني لتطور صناعة السفن هناك خط زمني سار فيه تطور السفن كما يلي: 4000 ق.م: استعمل المصريون القدامى حُزماً من القصب لإنشاء أول قارب شراعي في العالم ينتقل عبر نهر النيل. 2500ق.م: تطور المركب البدائي الى قارب خشبي يستطيع أن يبحر في الميحطات. 1500ق.م،-300 ق.م: استعمل الفينيقيون سفينة (القادس) التي تعتمد على طاقة الرجال، واستُعملت للحرب والتجارة. 1000م: صُنِعت المراكب الطويلة من قبل الفايكنج، التي تعتمد على التجديف بواسطة عدد يصل إلى ستين رجل، حيث كانت الزوارق هذه كبيرة الحجم ولكنها ضيقة