تتاثر سرعه انتقال الصوت ب
الإجابة هي: تعتبر الحرارة هي العامل الأكثر أهمية الذي يؤثر على سرعة الصوت في الهواء. فالسرعة تتناسب طرديًا مع الجذر التربيعي لدرجة الحرارة المطلقة وينتقل الصوت بسرعة اكبر في السوائل والاجسام الصلبة.
هل تساءلت يومًا ما الذي يجعل الصوت ينتقل بهذه السرعة؟ أو لماذا تكون سرعة الصوت ثابتة بغض النظر عن مصدرها؟ في منشور المدونة هذا، سوف نستكشف العلم وراء نقل الصوت ونتعلم كيف يعمل. تابع القراءة لاكتشاف المزيد عن عالم الصوتيات الرائع!
سرعة الصوت في الهواء الجاف
سرعة الصوت في الهواء الجاف بطيئة نسبيًا، عند 343 م / ث. هذا يعني أن مرور الموجات الصوتية عبر وسيط، مثل الهواء، يستغرق وقتًا طويلاً، وأن يسمعها شخص آخر. في الواقع، قد تستغرق الموجات الصوتية ما يصل إلى 91 ثانية لتنتقل من جانب إلى آخر في الغرفة!
على الرغم من بطء سرعة الصوت في الهواء، لا يزال بإمكان البشر سماع الأصوات التي تبعد بضعة أمتار، وذلك بفضل طريقة عمل آذاننا.
شيء آخر يجب ملاحظته هو أن سرعة الصوت ليست نفسها في جميع الوسائط. على سبيل المثال، سرعة الصوت في الغاز أسرع بكثير من سرعة الصوت في الهواء، وذلك بسبب حقيقة أن جزيئات الغاز أصغر بكثير من جزيئات الهواء.
عندما يتعلق الأمر بقياس سرعة الصوت، غالبًا ما يستخدم العلماء أجهزة تسمى أجهزة إرسال الصوت أو أجهزة قياس طيف الصوت. يمكن لهذه الأجهزة قياس سرعة الصوت في وسائط مختلفة، ويمكن استخدامها أيضًا لاختبار الخصائص الصوتية للمواد.
أخيرًا وليس آخرًا، غالبًا ما تستخدم تقنية الموجات فوق الصوتية لدراسة سرعة الصوت في المواد الصلبة. من خلال إرسال موجات قصيرة عالية التردد عبر مادة ما، يمكن للعلماء دراسة مدى سرعة انتقال الموجات ومقدار الطاقة المنقولة على طول الطريق.
سرعة الصوت في الغازات
ترتبط سرعة الصوت في الغازات بمتوسط سرعة الجسيمات في الغاز، vrms = √3kBTm، v rms = 3 k B T m. هذا يعني أنه كلما زادت سرعة حركة الجزيئات في الغاز، زادت سرعة انتقال الصوت عبر الغاز. على سبيل المثال، سرعة الصوت في الهواء منخفضة، لأن الهواء سهل الانضغاط. في المقابل، فإن سرعة الصوت في الغاز تكون قصوى في المواد الصلبة وأقل في الغازات. إذن الخيار 4 صحيح.
سرعة الصوت في الهواء في الظروف القياسية
سرعة الصوت في الهواء في الظروف القياسية 343 م / ث. هذه هي السرعة التي تتحرك بها الموجات الصوتية عبر الوسط عند ضغط ودرجة حرارة قياسيين. تتأثر سرعة الصوت في الهواء أيضًا بالرطوبة، ولهذا السبب ينتقل الصوت في الماء أسرع منه في الهواء.
سرعة الصوت في السائل
يتم تحديد سرعة الصوت في السائل من خلال الوسيط وحالة الوسيط. في السائل، بسبب غياب قوى القص، تنتقل الموجات الصوتية بسرعة أكبر مما تنتقل في الغاز. على سبيل المثال، تنتقل الموجات الصوتية بسرعة 1،482 مترًا في الثانية (حوالي 12000 قدمًا في الثانية) في المياه العذبة، لكنها تنتقل فقط بسرعة 343 مترًا في الثانية (حوالي 5000 قدم في الثانية) في الهواء الجاف.
قياس خصائص النقل الصوتي
الخصائص الصوتية مهمة للعديد من التطبيقات، بما في ذلك فقدان الإرسال وتقليل الصدى. لقياس هذه الخصائص، يستخدم الباحثون عادةً مجموعة متنوعة من الطرق، بما في ذلك قياس سرعة الصوت في مختلف الوسائط واختبارات النظام. في هذه المقالة، سنناقش طريقة واحدة – الانتشار بالموجات فوق الصوتية – والتي تكون مفيدة بشكل خاص لقياس خصائص النقل الصوتي في المواد الصلبة.
الانتشار بالموجات فوق الصوتية هو طريقة تستخدم لقياس انتشار الصوت من خلال المواد. تعمل الطريقة عن طريق إرسال موجات صوتية عبر مادة ما، ثم قياس المدة التي تستغرقها الموجات للوصول إلى وجهة على الجانب الآخر من المادة. من خلال مراقبة وقت وصول الموجات، يمكننا حساب معامل الإرسال للمادة.
هذه التقنية مفيدة لقياس سرعة الصوت في مجموعة متنوعة من الوسائط، بما في ذلك الهواء والسائل والمواد الصلبة. كما أنه متعدد الاستخدامات بدرجة كافية لاستخدامه في اختبارات النظام، ولهذا السبب غالبًا ما يستخدم لقياس خصائص الإرسال الصوتي في المواد المسامية. بشكل عام، يعد الانتشار بالموجات فوق الصوتية أداة متعددة الاستخدامات يمكن استخدامها لقياس انتشار الصوت في مجموعة متنوعة من المواد.
نظام قياس انتشار سرعة الصوت في عينات الصخور
يمكن قياس عينات الصخور لتحديد خصائص الإرسال الصوتي. يمكن استخدام هذه المعلومات لاختبار الخصائص الصوتية للمواد ولقياس التغيرات في سرعة الانتشار بمرور الوقت. تتم مناقشة نظام قياس سرعة الصوت في عينات الصخور بالتفصيل أدناه.
لقياس سرعة الصوت في عينات الصخور، يتم وضع محول طاقة على سطح العينة ويتم إرسال الموجات الصوتية عبر العينة. ثم تنعكس الموجات مرة أخرى ويكتشفها محول الطاقة، مما يؤدي إلى توليد صدى. يمكن استخدام التأخير الزمني بين توليد موجة المسبار واستقبال الصدى بعد الانعكاس من عينة الصخور لحساب سرعة الصوت في عينة الصخور.
يفيد هذا النظام في قياس خصائص الإرسال الصوتي للمواد، مثل تحديد مدى جودة نقل المادة للصوت. إنه مفيد أيضًا في اختبار الخصائص الصوتية للمواد بمرور الوقت، حيث يمكن أن تتغير سرعة الصوت بمرور الوقت. من خلال قياس سرعة انتشار الموجات الصوتية في عينات الصخور، يمكن للعلماء فهم أفضل لكيفية انتشار الموجات الصوتية عبر هذه المواد.
الانتشار بالموجات فوق الصوتية في المواد السائلة والصلبة
يعد الانتشار بالموجات فوق الصوتية عملية مهمة تحدث في كل من المواد السائلة والصلبة. في هذه الدراسة، قمنا بقياس الخصائص الصوتية للمواد واختبار انتشار سرعة الصوت في عينات الصخور. من خلال القيام بذلك، يمكننا فهم سلوك الصوت في هذه المواد المختلفة.
قياس واختبار الخصائص الصوتية للمواد
ينتقل الصوت عبر المواد بسرعات مختلفة، اعتمادًا على الوسيط. ينتقل الصوت في الهواء حوالي 343 مترًا في الثانية (أو 1150 قدمًا في الثانية). في الغازات، ينتقل الصوت بشكل أسرع، حيث يصل حده الأقصى إلى حوالي 14000 متر في الثانية (45000 قدم في الثانية). في السوائل، ينتقل الصوت بمعدل أبطأ، حيث لا يسافر عادةً أكثر من 100 متر في الثانية (330 قدمًا في الثانية).
لاختبار الخصائص الصوتية للمواد، من المهم قياس سرعة الصوت في كل نوع من الوسائط. يمكن القيام بذلك باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق، بما في ذلك فقدان الإرسال الصوتي والامتصاص الصوتي ومعامل الإرسال. من خلال قياس سرعة الصوت في المواد المختلفة، يمكنك تحديد الأنسب لتطبيقات معينة.
على سبيل المثال، يمكن أن تكون الموجات الصوتية عالية التردد مدمرة وضارة، لذلك من المهم الحد من تعرضها. للقيام بذلك، يمكنك استخدام قياس فقدان الإرسال الصوتي لتحديد مدى جودة حجب المادة للموجات الصوتية عالية التردد.
وبالمثل، يمكنك استخدام قياسات الامتصاص الصوتي لتحديد مدى جودة امتصاص المادة للموجات الصوتية منخفضة التردد. يمكن استخدام هذه المعلومات لتصميم حاويات صوتية للمعدات الحساسة أو لإنشاء بيئات خالية من الضوضاء.
بالإضافة إلى قياس سرعة الصوت في المواد، من المهم أيضًا اختبارها. يمكن القيام بذلك باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق، بما في ذلك الانتشار بالموجات فوق الصوتية وانتشار الصوت. من خلال اختبار الخصائص الصوتية للمواد، يمكنك التأكد من أنها تلبي احتياجاتك الخاصة.
