كم تبلغ سرعة الصوت

نحن نتعرف على البيئة المحيطة بنا من خلال حواسّنا، كاللمس، والتذوق، والشمّ، والبصر، والسمع، لكن يتفرد السمع من بين الحواسّ، بخواصّ فريدة؛ فهو يجعلنا ندرك المكان، ونحسّ به، ونتفاعل معه داخليًا، ووجدانيًا؛ ولذلك كانت اللغة العربية أكثر تعبيرًا وبلاغة عندما أطلقت على من لا يسمع أصمًا أي كالشيء المصمت الذي لا ينفذ إليه شيئ.
والصوت ينتقل عبر الوسط الناقل بسرعات مختلفة، تختلف من وسط لآخر، ويتلاشى تدريجيًا كلما زادت المسافة، وللأهمية البالغة لسرعة الصوت في حياتنا، سوف يكون موضوع مقالنا هذا، فتابعونا.

ماهية الصوت

الصوت هو أثر الاهتزاز، حيث يُحدث هذا الاهتزاز تضاغطات وتخلخلات للوسط الناقل، وهذه التضاغطات والتخلخلات تتوافق شدةً وضعفًا مع هذه الاهتزازات، وأيضا شدةً أو ضعفًا مع القرب، أو البعد من مصدر الصوت.

ويمكن تعريف الصوت بأنه: “موجة، أو تردد ناشئ  عن مصدر مهتز، وتنتقل هذه الموجة عبر وسط ناقل، بسرعة تتوافق وهذا الوسط الناقل، ويلتقطها المصدر الذي يعمل بنفس الكيفية، ويترجمها إلى صوت”.

سرعة انتقال الصوت في الوسائط المختلفة

تتعدد الأوساط الناقلة للصوت؛ فهناك الوسط الصلب، والسائل، والغازي، وتختلف سرعة انتقال الصوت باختلاف تلك الوسائط، وباختلاف نوع المواد التي تنتمي لوسط واحد، وباختلاف كثافتها أيضًا، وذلك على التفصيل الآتي:

أولًا: الوسط الصلب

يوجد هناك كثير من المواد الصلبة مثل المعادن، والخشب، والصلصال، وما إلى ذلك من تلك المواد، فمثلًا ينتقل الصوت في مادة الألومنيوم بسرعة 5000 مترًا في الثانية، وفي الخشب بسرعة 4110 مترًا في الثانية، وفي الصلصال بسرعة 3650 مترًا في الثانية.

ثانيًا: الوسط السائل

وللسوائل أنواع عدّة، مثل الماء، والزيت، والسولار ، وغيرها من السوائل كثير، وينتقل الصوت خلالها بسرعات مختلفة؛ حيث تبلغ سرعة الصوت في الماء 1531 مترًا، عند درجة حرارة 25°م.

ثالثًا: الوسط الغازي

كما تتعدد المواد الصلبة، والسائلة، فالغازات تتعدد أيضًا، مثل الهواء، الأوكسجين، وثاني أكسيد الكربون، وغيرها من الغازات، ويمكن أخذ سرعة الصوت في الهواء كمثال، فتبلغ سرعة الصوت في الهواء 340 مترًا، عند درجة حرارة 15°م.

الفراغ وانتقال الصوت

الفراغ هو اللاشيء؛ فهو لا ينتمي لأي من الوسائط السابقة، وبالتالي فهو لا ينقل الصوت، لأن آلية انتقال الصوت تعتمد على اهتزاز الوسط، باهتزاز المصدر، والتالي تنتقل موجة الصوت من المصدر إلى المستقبل الذي يترجمها إلى صوت، والفراغ يفتقد إلى هذا؛ وبالتالي فالصوت لا ينتقل في الفراغ، وبهذا تكون سرعة الصوت في الفراغ صفرًا.

ويلاحظ من هذا أن سرعة الصوت تنتقل في الوسط الصلب، بصورة أكبر من الوسط السائل، والغازي، وهذا يرجع إلى أن الوسط الصلب أقلّ قابلية للتضاغط؛ وبالتالي فلا يمتصّ الصوت أي لا يعدمه، وينقل الموجة بشكل أسرع.

بينما تقل سرعة الصوت في الوسط السائل، والغازي لقابليتهما للتضاغط -بنسب مختلفة- أي يمتص كل منهما الصوت؛ وبالتالي تضعف سرعة الموجة، ولكنه ينتقل في الوسط السائل بشكل أسرع من الوسط الغازي، وينعدم في الفراغ.

خصائص الصوت الفيزيائية

تتعدد الخصائص الفيزيائية للصوت، ويمكن تناولها بالتفصيل على النحو الآتي:

الخاصيّة الموجيّة: ينتقل الصوت على هيئة موجة، يطلق عليها الموجة الصوتية، وهي تنتج عن تضاغطات وتخلخلات الوسط، بتضاغطات وتخلخلات المصدر الناشئ عنه الصوت، أي ينتقل بآلية ميكانيكية، وذلك بخلاف الموجة الكهرومغناطيسية.

خاصيّة الانكسار: على افتراض أن هناك خطًا عموديًا على الوسط الناقل، وأن مصدر الصوت في مواجهة هذا الوسط؛ فإن الصوت سوف ينكسر مقتربًا من هذا الخط العمودي، محدثًا صدى الصوت، أما إذا كان الوسط سائلًا؛ فسوف ينكسر الصوت بعيدًا عن الخط العمودي، ويكون أبعد وأبعد في الوسط الغازي، فلا يكون له أي صدى.

خاصية الانعكاس: عندما يكون الوسط المواجه للصوت أكثر صلابة، فإن زاوية الانكسار تكون أكبر؛ وبالتالي ينعكس الصوت إلى الوسط الجديد، وينتقل بسرعة جديدة تبعًا للوسط الثاني الذي انعكس إليه.

وبهذا تعتبر سرعة الصوت عالية نسبيًا، بالمقارنة بالسرعات الآلية الأخرى؛ ولذا يتم اتّخاذ سرعة الصوت في الهواء، والتي تبلغ 340 مترًا عند درجة حرارة 15° م، كوحدة قياس دولية للسرعات العالية الأخرى، فيقال مثلًا طائرة أسرع من الصوت ، وما إلى ذلك.