إنتشار الصوت

ما السرعة التي يجب أن تطير بها طائرة لتكون أسرع من الصوت؟ حسنا، هذا يعتمد علي سرعة الصوت، فهي ليست ثابتة. ينتشر الصوت خارجا من مصدره. تتصادم الجزيئات وتصنع نطاقات من الهواء المضغوط، تليها نطاقات من الهواء المنفرج - الانفراجات. سرعة انتقال هذه التضاغطات والتخلخلات عبر الوسط تتوقف على سرعة تصادم الجزيئات ببعضها وحركتها. هناك الكثير من الفراغ بين الجزيئات في الهواء، لذا يحتاج كل جزيء للسفر قليلا قبل أن يصطدم بـ الجزيء المجاور له. الهواء به فراغات بين الجزيئات، وهذا يبطئ من سرعة الصوت. ولكن في الماء، تكون الجزيئات أقرب لبعضها، وعلى عكس الهواء، فالماء غير قابل للانضغاط. لذا فالموجات الصوتية تتحرك في الماء بأربعة أضعاف سرعتها في الهواء. الفولاذ الصلب أقس، وأكثر ثباتا من الماء، حيث تكون الجزيئات أقرب لبعضها البعض مقارنة بالماء، فتُمَرر حركة الجزيء فورا إلى الجزىء التالي. الصوت ينتقل عبر الفولاذ أسرع بـ 17 مرة منه في الهواء، وهذا يساوي ستة آلاف متر في الثانية تقريبا. تختلف سرعة الصوت باختلاف الوسط، وقد تختلف في نفس الوسط أيضا، فحركة الصوت في الهواء الساخن والرطب أسرعُ من حركته في الهواء البارد و الجاف. سرعة الصوت في الهواء الجاف عند حرارة 20 درجة مئوية هي 340 متر في الثانية. نمثل الصوت بموجات كهذه. القمة هي التضاغط والقاع هو الانفراج. المسافة بين قمتين أو قاعين هي طول الموجة. موجة الصوت ليست ثابتة، فهي تتحرك عبر الوسط، وتردد الموجة هو عدد القمم التي تمر بنقطة ثابتة في الهواء خلال ثانية واحدة. استمع بتركيز. هذه نغمة غليظة بتردد 170 هيرتز. كل موجة طولها مترين، وهي المسافة من أي قمة إلى القمة التالية. إثنان متر للموجة ضرب 170 موجة في الثانية يساوي ... ثلاثمائة وأربعون متر في الثانية! هذه نغمة حادة طولها الموجي خمسة سنتيمترات. أي صفر فاصلة صفر خمسة متر. وسرعتها 340 متر في الثانية. ما ترددها؟ حسنا ... 340 متر تقسيم 0.05 متر من الموجات يساوي 6800 موجة في الثانية. . التردد 6800 هيرتز الطول الموجي ضرب التردد يساوي السرعة. أو إذا أردت… السرعة تقسيم التردد يساوي الطول الموجي. عندما يصطدم الصوت بجدار أو شيء أكثر صلابة من الوسط الذي ينتقل عبره، فيمكن أن يرتد ويعود. هذا هو الصدى. المسافة إلى هذا الجبل 680 متر، ويستغرق الصوت ثانيتين ليصطدم بالجبل وثانيتين ليعود مرة أخرى. لذا سنسمع الصدى بعد مرور أربع ثوان. في الغرفة، يرتد الصوت من الجدران. هذا النوع من الصدى الذي ينعكس من كل شيء حولك دون تأخير ملحوظ يسمى انعكاس الصوت. القليل من انعكاس الصوت يجعل صوت الحديث لَينًا ويسهل فهمه، ولكن الكثير منه يشوه الصوت. الصوتيات هي دراسة انعكاسات الصوت وصداه. العمل في مجال الصوتيات قد يتضمن تصميم غرفة واختيار مواد الأسطح والعمل على مسافات وزوايا الغرفة، وستكون الهندسة الصوتية صعبة جدا إذا كنت لا تعرف سرعة الصوت.