سرعت صوت

هرگاه صوتی پدید آید، حتماً جسمی در آنجا به حالت ارتعاش درآمده است، جسمی که پیوسته می لرزد و به این سو و آن سو حرکت می کند.

پس صدا بر اثر « ارتعاش » اجسام پدید می آید.

انتشار موج

سرعت صوت فاصله ای است که یک موج صوتی در مدت زمان یک ثانیه در یک سیال می پیماید. سرعت صوت مشخص می کند که این موج در بازهٔ مشخصی از زمان چه مسافتی را طی می کند. در هوای خشک و در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد (۶۸ درجه فارنهایت)، سرعت صوت ۳۴۳٫۲ متر بر ثانیه (۱۱۲۶ فوت بر ثانیه)، ۱۲۳۶ کیلومتر بر ساعت (۷۶۸ مایل بر ساعت) یا به طور تقریبی، یک کیلومتر در سه ثانیه یا تقریباً یک مایل در پنج ثانیه است. در دینامیک سیالات، سرعت صوت در یک سیال (گاز یا مایع)، به عنوان یک ابزار حساب گری نسبی خود سرعت استفاده می شود. سرعت یک شی (فاصله بر زمان) تقسیم بر سرعت صوت در سیال به عنوان عدد ماخ شناخته می شود. اشیایی که با سرعت بیشتر از یک ماخ حرکت می کنند، در سرعت های سوپرسونیک حرکت می کنند.

علاوه بر این، صدا باید از درون چیزی گذر کند. پس برای آنکه صدایی را بشنویم باید که آن صدا از منبع تولید خود، از درون چیزی بگذرد تا به گوش ما برسد.

به آن چیزی که صدا را حمل می کند واسطه می گوییم. واسطه می تواند هر چیزی مانند آب، هوا، اشیای دیگر و یا حتی زمین باشد. سرخ پوست ها گوش خود را به زمین می چسباندند تا صداهای دوردست را بشنوند.

اگر واسطه ای در کار نباشد هرگز صدایی شنیده نخواهد شد. پس اگر شما بتوانید « خلاء ایی » بوجود آورید، یعنی جایی که در آن هوا یا هیچ چیز دیگری نباشد، صدا هرگز نمی تواند از میان آن بگذرد.

دلیل این امر آن است که صدا بصورت موج حرکت می کند. اجسام مرتعش سبب می شوند تا ذرات مجاور خود را به ارتعاش درآورند. آنگاه هر ذره ای ارتعاش خود را به ذره مجاور خود نیز انتقال می دهد و بدینگونه است که امواج صوتی پدید می آید.

چون واسطه های صوتی گوناگونند، یعنی گاهی چوب، گاهی هوا و گاهی هم ممکن است که آب باشد، از این رو سرعت صوت نیز مختلف می گردد.

بنابراین، وقتی می پرسیم سرعت صوت چقدر است، باید این سوال را نیز بکنیم که صوت از درون چه چیزی می خواهد عبور کند.

در گفتگوهای مرسوم روزمره، منظور از سرعت صوت، سرعت موج صوتی در سیالِ هوا است. با این حال، سرعت صوت از یک ماده به مادهٔ دیگر متفاوت است. صوت در مایعات و جامدات نامتخلخل سریع تر از هوا، حرکت می کند. می توان گفت سرعت صوت در آب حدود ۴٫۳ برابر (۱۴۸۴ متر بر ثانیه)، و در آهن تقریباً ۱۵ برابر (۵۱۲۰ متر بر ثانیه) سرعت آن در هوای ۲۰ درجه سانتیگراد است.

سرعت صوت در فلزات و جامدات، مایعات، درون محیط هایی که فشردگی هوای آن ها نسبت به محیط آزاد بیشتر است، مناطق سرد و مرطوب و پست تر از دریا، مناطق سرد و مرطوب در کنار دریا، مناطق سرد و مرطوب بالاتر از دریا، مناطق مرطوب بالاتر از دریا نسبت به هوای آزاد در حالت عادی به ترتیب ذکر شده بیشتر است. صوت از محیط هایی که مادی نیستند (در آنجا ماده وجود ندارد) نمی تواند عبور کند.

سرعت صوت هنگامی که درجه ی هوا صفر درجه ی سانتی گراد باشد، 330 متر در ثانیه است ( یعنی حدود 1200 کیلومتر در ساعت ). حال هر اندازه حرارت هوا بالاتر برود، سرعت صوت هم بیشتر می شود.

سرعت صوت در آب خیلی بیشتر است از آن در هوا.

هنگامی که حرارت آب 5/5 درجه ی سانتیگراد است، صوت با سرعت 1435 متر در ثانیه (یا 5160 کیلومتر در ساعت ) در آن حرکت می کند.

در فولاد ، صدا حدود 960، 17 کیلومتر در ساعت، سرعت دارد.

ممکن است تصور کنید که صدای بلند، تندتر از صدای آهسته حرکت می کند، اما اینطور نیست. چه اوج صدا هرگز روی سرعت آن تاثیر ندارد.

سرعت صوت تنها بستگی به واسطه ای دارد که صوت از میان آن عبور می کند.

اگر می خواهید درباره ی صوت آزمایش جالبی انجام دهید، هنگامی که در آب ایستاده اید دو قطعه سنگ را بهم بزنید. سپس به زیر آب بروید و آن دو قطعه سنگ را دوباره بر هم بکوبید. متعجب می شوید که چگونه صدا در زیر آب بهتر از بیرون آن، به گوش شما می رسد.

از این آزمایش به تفاوت واسطه های صوتی پی خواهید برد. شما با این عمل در می یابید که صدای سنگ ها در میان آب بهتر به گوش شما می رسد تا وقتی که بیرون آب بودید و خواستید که صدا از طریق هوا بشنوید.

فرمول سرعت صوت در دماهای مختلف :

V = V0 + 0.6TC

در این فرمول V0 سرعت صوت در دمای صفر درجه که برابر با ۳۳۱٫۴ است و TC برابر است با دمای مورد نظر.

گردآوری: بخش علمی بیتوته