الصوت نعمة من أعظم النعم، التي أنعم الله بها على جميع الكائنات الحيّة بصفة عامة، والإنسان بصفة خاصة، ويتميز الصوت بأنه ينتقل بسرعة فائقة، ولكنه لا ينتقل إلا من خلال وسط ناقل، وهذه السرعة تختلف من وسط إلى آخر، والأوساط الناقلة للصوت، تتنوع ما بين صلبة، وسائلة، وغازيّة، وسرعة الصوت تتباين ما بين الزيادة والنقصان، بتباين تلك الاوساط الناقلة، وسوف نتناول في مقالنا هذا سرعة الصوت في الماء، فتابعونا.
ماهية الصوت وتعريفه
نحن نلتقط الصوت بمسامعنا، فيسمى مصدر الصوت بالمرسل، وتسمى مسامعنا بالمستقبل، وما بين المرسل والمستقبل يسمى بالوسط -الذي سوف نتناوله بعد قليل- والمرسل يصدر الصوت على هيئة موجات آلية، تتم بشكل ميكانيكيّ، والموجات الآليّة (الصوتيّة)، تختلف عن الموجات الكهرومغناطيسية، مع أن لكل منهما طول موجيّ وتردد.
لكن الموجات الصوتيّة تختلف فيزيائيًّا عن الموجات الكهرومغناطيسية، في أنها عبارة عن تضاغطات، وتخلخلات؛ فهي تنتشر في الوسط من خلال تلك التضاغطات والتخلخلات، ومن هذا يمكن تعريف الصوت بأنه عبارة عن: ” مجموعة من التضاغطات والتخلخلات المتتالية، التي تنتشر عبر الوسط، والتي تنشأ عن المرسل، وتنتقل إلى المستقبل”.
أنواع الوسائط الناقلة للصوت
تتعدد الوسائط التي ينتقل من خلالها الصوت، بين الوسط الصلب، والوسط السائل، والوسط الغازي، ولكل وسط من هذه الوسائط خصائصه الفيزيائيّة، التي تؤثر في سرعة انتقال الصوت، ويمكن تناولها على التفصيل الآتي:
الوسط الصلب
وهو وسط يمتاز بالصلابة، وعدم القابلية للانضغاط بسهولة، مثل الحديد، والسراميك، وما إلى ذلك، ويتفاوت في درجة الصلابة، وقابلية الانضغاط، باختلاف نوع المادة الصلبة؛ وبالتالي فهو على درجة عالية من نقل الصوت بسرعة فائقة.
الوسط الغازي
وهو وسط يمتاز باتساع انتشار مادته في الفراغ؛ وبالتالي فهو أكبر الأوساط قابلية للانضغاط؛ ولذا فهو يعتبر أقل الأوساط نقلًا للصوت، أي ينتشر الصوت من خلاله بسرعة أقل من غيره.
الوسط السائل
وهو وسط يقع ما بين الوسط الصلب، والوسط الغازي، وهو متوسط القابلية للانضغاط؛ وبالتالي فالصوت ينتشر من خلاله بسرعة أقل من الوسط الصلب، وبسرعة أكبر من الوسط الغازي.
والماء هو أحد السوائل الأكثر انتشارًا، ويرمز له كيميائيًّا بالرمز H2O، وهو وسط سلس التدفق، ويكون عزبًا إذا قلت الشوائب الذائبة فيه، مثل الأملاح، وفي حالة زيادة نسبة الأملاح الذائبة بالماء، فإنها تغير من قوامه؛ وبالتالي فإنها تؤثر على قابليته للانضغاط، ومن ثم تؤثر على سرعة الصوت من خلاله.
سرعة الصوت في الماء
تتناسب سرعة انتشار الصوت في الوسط عكسيًا، مع قابلية الوسط للانضغاط، والماء كوسط سائل، فهو أقل قابلية للانضغط عن الوسط الغازي؛ وبالتالي فسرعة انتشار الصوت في الماء، أكبر من سرعة انتشاره في الغازات، حيث تبلغ سرعة انتشار الصوت في الهواء 340م/ ث، بينما تبلغ سرعته في الماء 1500م/ ث، لأن جزيئات الماء أكثر تلاصقًا؛ وبالتالي تكون أعلى سرعة في انتشار الصوت من خلاله.
العوامل التي تتوقف عليها سرعة انتشار الصوت في الماء
تتأثر سرعة انتشار الصوت في الماء بعدة عوامل، نوضحها على النحو التالي:
عمق الماء: كلما زاد عمق الماء كلما زاد ضغطه؛ وبالتالي تتأثر سرعة انتشار الصوت خلاله، فتزيد سرعة الصوت بمعدل 17 مترًا/ث، مع كل زيادة للعمق بمعدل 1 كم.
درجة الملوحة: كلما زادت درجة ملوحة الماء، كلما زادت كثافته، وكلما زادت الكثافة، قلت القابلية للانضغاط؛ وبالتالي زيادة سرع الصوت في هذا الوسط، حيث تزيد سرعة الصوت في الماء بمعدل 1.4 م/ ث، مع كل زيادة في درجة الملوحة درجة واحدة.
درجة الحرارة: تؤثر درجة الحرارة للماء، على سرعة انتشار الصوت خلاله؛ حيث تزيد سرعة انتشار الصوت في الماء بمعدل 4م/ ث، مع كل زيادة لدرجة الحرارة للماء درجة واحدة.
وبهذا يتضح لنا، أن الصوت لا ينتشر في كل الأوساط الناقلة للصوت بدرجة واحدة، كذلك فإنه لا ينتشر خلال الوسط الواحد بنفس الدرجة، وبالمثل فإن سرعته في الماء، تتأثر بالعوامل الأخرى، من درجة ملوحة، وعمق، ودرجة حرارة.
