การเคลื่อนที่ของเสียงในอากาศ

เครื่องบินจะต้องใช้ความเร็วเท่าไหร่ ถ้ามันอยากจะเดินทางได้เร็วกว่าเสียง แต่นั่นมันก็แล้วแต่กรณีไป เพราะว่าความเร็วของเสียงมันไม่คงที่น่ะสิ เสียงจะแพร่ออกมาจากแหล่งกำเนิดของมัน โมเลกุลเสียงจะชนเข้ากับโมเลกุลตัวอื่นๆ จนเกิดเป็นความกดของอากาศขึ้น ทว่าหากจุดใดมีความกดอากาศต่ำกว่าปกติ นั่นคือช่วงขยาย ความเร็วที่คลื่นเสียงใช้ ในการเดินทางผ่านช่วงอัด และช่วงขยายผ่านสื่อกลางนั้น จะขึ้นอยู่กับความเร็วที่โมเลกุลของมัน ชนกันกับโมเลกุลที่อยู่ใกล้ๆ ซึ่งก็จะทำให้พวกมันเคลื่อนที่ ไปได้เช่นกัน ในอากาศก็มีที่ว่างระหว่าง โมเลกุลเหลืออยู่ ดังนั้น โมเลกุลเองก็ต้องเคลื่อนตัวบ้าง ก่อนจะไปปะทะกับโมเลกุลใกล้เคียง เพราะที่ว่างระหว่างโมเลกุลในอากาศ ยังมีอยู่เหลือเฟือ จึงเป็นเหตุให้ความเร็วของเสียงลดลง แต่ในน้ำ โมเลกุลที่อยู่ในนั้นจะแนบชิดกันมากกว่า และนั่นทำให้การบีบอัดของอากาศในนำ้ เกิดขึ้น หากจะเปรียบเทียบแล้ว คลื่นเสียงจะเดิน ทาง , ในนำ้เร็วกว่าในอากาศถึงสี่เท่า เหล็กยังคงเป็นสิ่งที่แข็งกว่าน้ำ เหล่าอะตอมที่อยู่ในนี้จะรวมตัวกัน อยู่อย่างเหนียวแน่น และทุกจังหวะการเคลื่อนที่ของอะตอม จะถูกส่งต่ออย่างเป็นระบบในทันที เสียงสามารถเดินทางผ่านเหล็กได้เร็วกว่า อากาศถึง 17 เท่า โดยมีความเร็วใกล้เคียงอยู่ที่ 6,000 เมตร/วินาที ความเร็วของเสียงจะเปลี่ยนไป ตามสื่อกลางที่มันใช้เดินทาง หรือแม้แต่ในตัวกลางชนิดเดียวกัน ความเร็วของมันก็อาจเปลี่ยนไปได้ ความร้อนและความชื้นในอากาศก็ ส่งผลให้เสียงเดินทางได้เร็วขึ้น ซึ่งผลของมันจะตรงกันข้ามเมื่อต้อง เจอกับความหนาวและอากาศแห้งๆ ความเร็วของเสียงในอากาศแห้งๆ ที่ 20 °C จะอยู่ที่ 340 เมตร/วินาที เราจะใช้เส้นคลื่นนี้มาแทนเสียง แบบนี้นะ จุดยอดของคลื่นคือช่วงอัด และจุดที่เป็น แอ่งกระทะคือช่วงขยาย ระยะทางระหว่างยอดคลื่นทั้ง 2 จุด หรือระยะทางระหว่างแอ่งกระทะทั้ง 2 จุด จะเรียกว่าความยาวคลื่น และคลื่นมันก็ไม่ได้หยุดนิ่ง อยู่กับที่หรอก มันจะเคลื่อนที่ผ่านสื่อกลางไป และจำนวนของยอดคลื่นที่ผ่านมาถึงจุดตรึง จะนับเป็น 1 วินาที หรือเรียกอีกอย่างว่าความถี่ ตั้งใจฟังให้ดีๆนะ นี่คือโทนเสียงต่ำที่มีความถี่ อยู่ที่ 170 เฮิรตซ์ ระยะทางจากแต่ละยอดคลื่นหนึ่งไปยัง อีกยอดหนึ่งมีความยาวเท่ากับ 2 เมตร นั่นคือเราต้องเอาความยาวคือ 2 เมตร มาคูณด้วย 170 ซึ่งคำตอบก็คือ 340 เมตร/วินาที ตรงนี้คือโทนเสียงที่สูงขึ้นมาหน่อย ความยาวคลื่นของมันเท่ากับ 5 เซนติเมตร ซึ่งจะเท่ากับ 0.05 เมตร และมันเดินทางไปด้วยความเร็ว 340 เมตร/วินาที แล้วความถี่ของคลื่นเสียงนี้ จะเท่ากับเท่าไหร่ จริงๆแล้ว เราต้องเอา 340 เมตรเป็นตัวตั้ง แล้วหารด้วย 0.05 เมตร และคำตอบก็จะเท่ากับ 6,800 รอบ/วินาที ดังนั้นความถี่จึงเท่ากับ 6,800 เฮิรตซ์ ความยาวคลื่น คูณด้วย ความถี่ จะเท่ากับความเร็ว หรือจะใช้อีกวิธีก็คือ ความเร็ว หารด้วย ความถี่ จะเท่ากับความยาวคลื่น เมื่อเสียงต้องผ่านเข้าไปในกำแพง หรือวัตถุชนิดอื่นๆ ที่แข็งกว่าสื่อกลางที่มันใช้ เดินทางผ่านมา มันสะท้อนกลับออกมา เราเรียกเจ้าสิ่งนี้ว่าเสียงสะท้อน ระยะทางในการไปถึงภูเขาลูกนี้คือ 680 เมตร ทว่าเสียงนั้นจะใช้เวลา 2 วินาที ในการเดินทางไปถึงภูเขานั่น และใช้เวลา 2 วินาทีเพื่อเดินทางกลับมา ดังนั้น เราจะได้ยินเสียงสะท้อน หลังจาก 4 วินาทีนั้นผ่านไปแล้ว ในห้องหนึ่ง เสียงที่เราพูดจะสะท้อนกับกำแพงกลับมา และการสะท้อนแบบนั้นก็อยู่รอบๆตัวเรา โดยที่ไม่มีใครทันสังเกตถึงความล่าช้านี้ ซ้ำยังเรียกมันว่าความก้องสะท้อนด้วย ความก้องสะท้อนแค่เพียงน้อยนิด ทำให้เสียงมีความนุ่มนวลขึ้น และจะทำให้เราเข้าใจว่าใครนั้นพูดอะไร หากแต่ถ้ามันมีมากเกินไป เสียงที่ได้ยินก็อาจผิดเพี้ยน จนฟังไม่รู้เรื่องได้ อะคูสติกเป็นศาสตร์ที่ศึกษาว่า เสียงนั้นสะท้อนกลับและก้องได้อย่างไร สำหรับคนที่ทำงานอยู่ในสายอะคูสติก พวกเขาอาจต้องออกแบบห้อง รวมถึงเลือกวัสดุที่ใช้บุห้อง ทั้งยังต้องทำงานกับระยะและมุม ที่อยู่ระหว่างกำแพงด้วย วิศวกรรมสาขาอะคูสติก จะเป็นงานที่ยากมาก หากเราไม่รู้จักความเร็วของเสียงมาก่อน