سرعة الصوت في الهواء
تعد سرعة الصوت من السرعات العالية والمتفوقة جدًا في الطبيعة حيث تبلغ سرعته 340 متر في الثانية في الهواء الجاف العادي، مع الأخذ بعين الاعتبار أنّ سرعة الصوت تختلف باختلاف الكثافة ومعامل الحجم للوسط الذي تمر فيه، حيث تعتمد على التردد والطول الموجي للصوت لحسابه بدقة.
يعد الصوت من التطبيقات التي تعتمد الموجات في تشكله، حيث لا يعتمد بشكل أساسي على التنقل الجسيمي داخل الأوساط، بل يعتمد التنقل عن طريق التموج داخل الوسط الذي يقع فيه، فمثلًا إن كان الوسط الذي يقع فيه هواء فإنّه سيتموج داخل الهواء لينتقل بسرعة تعتمد بشكل أساسي على الأركان المؤسسة للموجة، وهي طول الموجة، وأيضًا ترددها.
طول الموجة هي المسافة التي تفصل بين الوحدات الموجية المتماثلة المتشابهة، أي أنّه المسافة الفاصلة بين الأطوار المتشابهة (قمة مع قمة أو قعر مع قعر)، أمّا التردد فهو عبارة عن مقياس لتكرار حدث دوري، مثل تردد موجة، ويتم قياسه باستخدام وحدة الهيرتز والتي تمثل مقلوب الثانية والتي تم وضعها تكريمًا للعالم هيرتز الذي اكتشفها.
أمّا عن الهواء، فإنّ الهواء يتنوع بحسب تنوع المواد المتناغمة معه، فالهواء هو عبارة عن جزيئات من جزيئات غازية طيّارة تتداخل مع بعضها البعض لتشكل ما نسميه الهواء الذي يحيط بنا فوق الأرض بشكل دائم وأقصد بالأرض سطحها وليس فوق غلافها الجوي، فلو كانت في كثافة هذا الهواء أيّ زيادة ملحوظة في المركبات الداخلة عليه أو المحمولة عليه مثل: وجود ضباب في الهواء، أو وجود رطوبة عالية، أو وجود غازات أيونية طيارة؛ فهذا يعتبر له تأثير كبير على سرعة الصوت بحسب زيادة كثافة الوسط، فكلّما زاد الوسط الذي يسير في الصوت، قلّ طوله الموجي الذي يتبع علاقة مباشرة بينه وبين سرعة الصوت، فسرعة الصوت تتمثل في مضروب التردد في الطول الموجي، فأيّ تغيير يطرأ على شكل الوسط المحمول سيعمل على تغيير سرعة الصوت، كذلك فإنّ الصوت عبارة عن موجات ضعيفة نوعًا ما تتأثر بالبرودة والحرارة، فتصبح أبطأ في الظرفين وتكون سرعتها 340 متر في الثانية فقط في الهواء الجاف بمعدله الطبيعي.
أحيانًا لا تتأثر سرعة الصوت بتغيير الوسط، فمثّلا أن تتموج في وسط غازي كالهواء الذي يحيط بشخص يقود دراجة نارية فإنّه مع الحركة يترك الصوت خلفه في ذلك الوسط، ممّا لا يسمح له أحيانًا بسماعه، وهذا يحدث أحيانًا عند هبوب الرياح، حيث يتغير الوسط الموجود به المستقبل عن الوسط الذي تم إرسال الموجات به، بسبب تبدّل الغاز المحيط بالجسم الذي تحدث أو الذي سيتلقى المعلومة بالسماع.
أخيرًا تعتبر سرعة الصوت في الهواء مهمة في كثير من التطبيقات كصناعة الطائرات الجوية المحلقة، حيث تعتبر سرعة الصوت مقياسًا لها وفقًا لتقديرات العالم ماخ الألماني، الذي وضع اسلوبًا جديدًا في تقييم سرعة المركبات الجوية التي تعتمد على أن تكون أقل من سرعة الصوت أو تساويه أو أكبر منه، ولتصنيفاته معاني كثيرة يتطرق لها من يدرس ميكانكيًا الموائع.
السبت أبريل 09, 2016 7:53 pm