سرعةمنيبدو هو مدى سرعة أ موجة صوتية قادر على الانتشار عبر الفضاء. يعتمد ذلك على الوسيط الذي تنتشر فيه هذه الموجة ، ولكن أيضًا على العوامل الأخرى المرتبطة بها ، مثل درجة الحرارة و الضغط.
في موجات صوتية يمكن أن يخضعوا للانكسار عند المرور عبر وسائط ذات مرونة مختلفة ، وبالتالي يعانون من تغيرات في السرعة. في الوسائط الصلبة ، على سبيل المثال ، ينتشر الصوت أسرع بكثير من الوسائط الغازية أو السائلة.
نرى أيضا: الشدة والجرس والارتفاع - الصفات التي تميز الأصوات
كيف يتم حساب سرعة الصوت؟
يمكن حساب سرعة الصوت من ملف الطولفيلوح و تردد، كما هو الحال مع أي نوع من الموجات ، بغض النظر عن تصنيف.
الصيغة المستخدمة ل احسب● السرعةفيالتكاثر الموجة الصوتية على النحو التالي:
الخامس - سرعة الانتشار (م / ث)
λ - الطول الموجي (م)
F - التردد (هرتز)
ومع ذلك ، يمكن تحديد سرعة الصوت من عوامل أخرى مثل درجة حرارة الهواء. لذلك ، من الممكن إجراء عملية حسابية يتم من خلالها حساب هذه السرعة من الصيغة التالية:
لاستخدام هذه الصيغة ، التي تربط سرعة انتشار الصوت بدرجة حرارة الهواء ، فهي كذلك ضروري لإجراء التقسيم بين درجات الحرارة المحيطة ودرجة الحرارة 0 درجة مئوية ، وكلاهما يقاس بـ كلفن. ثم من الضروري استخراج ملف ضفدعأنامربع ضال من النتيجة التي تم الحصول عليها واضربها في العامل 331.45. من خلال القيام بذلك ، من الممكن تقدير سرعة الصوت بدقة جيدة عند مستوى سطح البحر ، لدرجات حرارة مختلفة.
لنقم بمثال نريد فيه تقدير سرعة انتشار الصوت عند مستوى سطح البحر عند درجة حرارة 25 درجة مئوية (حوالي 298.15 كلفن). يشاهد:
يسرد الجدول التالي سرعة انتشار الصوت مع بعض درجات حرارة الهواء ، وكلها مقاسة عند مستوى سطح البحر. يشاهد:
درجة الحرارة (درجة مئوية) |
سرعة الصوت (م / ث) |
-10 |
330 |
0 |
332 |
10 |
337 |
20 |
343 |
30 |
350 |
100 |
390 |
تختلف سرعة انتشار الصوت أيضًا وفقًا للارتفاع الذي ينتشر فيه الصوت بالنسبة إلى مستوى سطح البحر. في ذلك الوقت وعند درجة حرارة 25 درجة مئوية ، تنتشر الموجات الصوتية بسرعة 337 م / ث أو 1216 كم / س. ومع ذلك ، عندما نزيد ارتفاعنا بالنسبة إلى هذا المستوى ، فإن كثافة يتناقص من الهواء ، مما يتسبب في انتقال الصوت بسرعات أبطأ نسبيًا.
نرى أيضا: تأثير دوبلر - الظاهرة التي تفسر التغير في تردد الصوت عندما نتحرك
خصائص الصوت
خصائص الصوت هي الصفات التي تسمح لنا بتحديد الأصوات المختلفة. الصوت له ثلاث خصائص: الشدة،ارتفاع و ترويسة.
- شدة الصوت: تشير إلى "حجم" الصوت.
- الارتفاع: يرتبط بتردد الصوت.
- Timbre: يتعلق بشكل الموجات الصوتية وكذلك كيفية اهتزاز مصدر الموجات الصوتية.
هل تريد معرفة المزيد عن الموضوع؟ الوصول إلى نصنا حول خصائص الصوت.
سرعة الصوت في الوسائط المختلفة
كما قلنا ، تختلف سرعة الصوت كثيرًا باختلاف الوسط الذي ينتشر فيه. عند الانتقال من وسيط إلى آخر ، يحتفظ الصوت به تردددون تغيير، ولكن لك يتغير الطول الموجي، فضلا عن سرعة انتشاره. تحقق من جدول يسرد سرعة الصوت في الوسائط المختلفة.
الى حد كبير |
سرعة الصوت (م / ث) |
الألومنيوم |
6420 |
حديد |
5960 |
ماء نقي |
1498 |
مياه البحر |
1531 |
الأكسجين |
316 |
تحليل الجدول السابق ، من الممكن رؤية الاعتماد المباشر بين● السرعةمنيبدو و كثافة الوسط الذي ينتشر فيه الصوت. لاحظ الفرق بين سرعات انتشار الصوت في المياه النقية ومياه البحر، الذي يحتوي على كمية كبيرة من الأملاح المخففة ، وبالتالي فهو أكثر كثافة من الماء المقطر.
تؤثر كثافة الوسط الذي ينتقل فيه الصوت بشكل مباشر على سرعة انتشاره. هذا بسبب القرب بين الجزيئات المجاورة ، وهو أكثر شيوعًا في الوسائط الفيزيائية الأكثر كثافة ، مثل المواد الصلبة بشكل عام. في هذه الوسائط ، تنتقل الاهتزازات الناتجة عن الموجات الصوتية بسرعة أكبر.
عامل آخر محدد لسرعة الصوت هو مرونة واحد الأوسط. تتعلق هذه الميزة بالقدرة على نقل الاهتزازات من خلال الاصطدامات بين الجزيئات دون فقد كبير في الطاقة.
اقرأ أيضا: 5 أشياء يجب أن تعرفها عن الموجات الصوتية
حاجز الصوت
حاجز الصوت هو المصطلح المستخدم في الإشارة إلى موجة الصدمة التي تنتجها قطعة أثاث تتحرك أسرع من صوتها. في اللحظة التي يصل فيها الجسم إلى سرعة الصوت ، تتحرك الموجات الصوتية التي ينتجها جنبًا إلى جنب مع الجسم ، لذلك تتشكل منطقة ضغط كبيرة أمام الأثاث.
حاجز الصوت مرئي، حيث تتكاثف قطرات الماء المتناثرة في الهواء, بسبب الضغط الكبير من حولك. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يوفر حاجز الصوت صوتًا رائعًا مقاومة للجوال ، لذلك إذا لم يتخطاه بسرعة ، فلن يتمكن من الوصول إلى سرعات تفوق سرعة الصوت.
بقلم رافائيل هيلربروك
مدرس الفيزياء
مصدر: مدرسة البرازيل - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-som.htm
