هل فكر أحد في كيفية وصول الصوت إلى آذاننا؟ لماذا ، إذا رأينا الألعاب النارية من بعيد ، أحيانًا نسمع الصوت فقط بعد خروج الألعاب النارية؟ في هذه المقالة سوف نناقش الموجات الصوتية.
الصوت هو نوع من الموجات الطولية التي تنتج عن اهتزاز الجسم. الموجات الطولية هي موجات يكون اتجاه انتشارها موازيًا لاتجاه الاهتزاز. انظر إلى الرسم التوضيحي أدناه.
عندما يضرب شخص ما الأسطوانة ، يهتز سطح الأسطوانة ويضيق بالإضافة إلى شد عمود الهواء. سوف تنتشر جزيئات الهواء المهتزة في اتجاهات مختلفة. ستنتج جزيئات الهواء الملتصقة ضغطًا عاليًا ، بينما تنتج الجزيئات الممتدة ضغطًا منخفضًا. سوف تتحرك موجات الضغط المرتفع والمنخفض بالتناوب في الهواء. سوف تلتقط الأذن البشرية هذه الموجات حتى نتمكن من سماع الصوت.
(اقرأ أيضًا: ما هي خواص الأمواج؟)
يتم تضمين الموجات الصوتية في الموجات الميكانيكية التي تتطلب وسيطًا للانتشار. يمكن أن يكون وسط انتشار هذه الموجة صلبًا أو سائلًا أو غازيًا. لذلك ، لا يمكن أن تنتشر الموجات الصوتية في الفراغ ، كما هو الحال في الفضاء.
الموجات الصوتية لها سرعة انتشار محدودة. لذلك ، عندما نرى الألعاب النارية في المسافة ، نرى ضوء الألعاب النارية أولاً ، ثم صوت الانفجار. تتمتع موجات الضوء بأعلى سرعة نعرفها حتى الآن ولا يمكن أن تتطابق مع الموجات الصوتية ، ناهيك عن تجاوزها.
تعتمد سرعة الموجات الصوتية على وسيط الانتشار. ينتقل الصوت عبر المواد الصلبة أسرع من الغازات. تزداد سرعة انتشار هذه الموجات أيضًا مع زيادة درجة حرارة الوسط.
لحساب سرعة انتشار الصوت بناءً على الوسيط ، يمكننا استخدام الصيغ التالية.
تنتشر الأصوات بسرعة في المواد الصلبة
Y = معامل يونغ للصلب
ρ = كثافة المادة الصلبة
تنتشر الأصوات بسرعة في المواد الصلبة
ب = معامل الحجم للسائل
ρ = كثافة السائل
يزحف بسرعة الصوت في الغاز
γ = ثابت الغاز
R = ثابت الغاز العام (8.31 J / mol K)
T = درجة الحرارة المطلقة للغاز
M = الكتلة الجزيئية النسبية للغاز
