انتشار الموجات الصوتية
يمكن للموجات الصوتية الانتقال عبر أي مادة؛ مع عدم قدرتها على الانتقال في الفراغ، وهذا هو السبب الرئيسي لعدم وجود أصوات في الفضاء الخارجي، وينتقل الصوت في الهواء بسرعة 330 م/ث وهذا يعني تغطيته لمسافة ميل واحد خلال 5 ثوانٍ، ويمكن للصوت أن ينتقل بسرعات أعلى بكثير، وذلك بناءً على نوع المادة وحالتها،[١] والسبب في حاجة الموجات الصوتية إلى وسيط للانتشار؛ هو أن جزيئات المواد الصلبة والسائلة والغازية تقوم بعملية نقل الموجات الصوتية من نقطة إلى أخرى، والسبب في عدم قدرة الفراغ على نشر الصوت؛ هو أن الفراغ لا يحتوي على جزيئات يمكنها أن تهتز وتحمل الموجات الصوتية.[٢]
تجربة عملية لتوضيح انتشار الموجات الصوتية
تتطلب هذه التجربة بعض الأدوات الموجودة في مختبر المدرسة؛ مثل جرة الجرس، وهي عبارة عن أداة معملية تستخدم في صناعة المكانس الكهربائية، وتتشابه في شكلها مع الجرس، ويلزم أيضًا توفر جرس كهربائي، وبعدها يجب اتباع الخطوات الآتية:[٢]
- تحضير الأدوات المطلوبة؛ وهي جرة الجرس، والجرس الكهربائي.
- وضع الجرس الكهربائي داخل جرة الجرس.
- البدء بضخ الهواء في جرة الجرس محكمة الإغلاق، وعند ضخ الهواء، يلاحظ أن صوت الجرس الكهربائي الذي كان يخرج من جرة الجرس قد بدأ بالتلاشي.
- بمجرد الانتهاء من تفريغ جرة الجرس، فإن الصوت سيكون قد تلاشى تمامًا، بالرغم من أن المطرقة مستمرة في قرع الجرس، وهذا يعني أن الصوت لا يزال يُنتج، ولكن لا يمكن سماعه، ومن هنا يمكن ملاحظة حاجة الصوت إلى وسيط ليتمكن من التنقل والانتشار.
الخصائص الأساسية للموجات الصوتية
تشترك الموجات الصوتية مع باقي الموجات في العديد من الخصائص، ومنها:[١]
- الحاجة إلى وسط ناقل.
- الحاجة إلى مصدر مولد للموجات.
- نقل الطاقة من خلال التفاعل المباشر بين الجسيمات، والذي يؤكد على أن الموجات الصوتية أحد أنواع الموجات الميكانيكية.
العوامل المؤثرة على سرعة انتشار الموجات الصوتية
يوجد عدة عوامل تؤثر على سرعة انتشار الموجات، وهي كالآتي:[٣][٤]
- حالة المادة: حيث تنتقل أو تنتشر الموجات الصوتية في المواد الصلبة بشكل أسرع من انتقالها في السوائل وأكثر مما تنتقل في الغازات، وذلك بسبب اختلاف مرونة المادة في كل حالة من الحالات الثلاث، فالمواد الصلبة تمتلك أقوى تفاعل ممكن بين الجسيمات، تليها السوائل، ثم الغازات.
- كثافة الوسط: تنتقل الموجات الصوتية بشكل أسرع في مادة ذات كثافة قليلة من مادة ذات كثافة عالية، وبالتالي فإن الموجة الصوتية ستنتقل في غاز الهيليوم بشكل أسرع بثلاث مرات من انتقالها في الهواء، ويعود ذلك إلى انخفاض كتلة جسيمات الهيليوم مقارنة بجزيئات الهواء، ولذلك فإن كثافة غاز الهيليوم أقل من كثافة الهواء.
- درجة حرارة الوسط: تتناسب درجة حرارة الوسط تناسبًا طرديًا مع سرعة انتشار الموجات الصوتية، فكلما زادت درجة حرارة الوسط تزداد سرعة انتشار الصوت، والعكس صحيح.
المراجع
- ^ أ ب Mike Crystal (24/4/2017), "How Do Sound Waves Travel?", sciencing, Retrieved 4/9/2021.
- ^ أ ب "Sound Waves - Medium For Their Propagation", byjus, 10/8/2020, Retrieved 4/9/2021.
- ↑ "The Speed of Sound", The Physics Classroom, Retrieved 3/9/2021.
- ↑ "Speed of Sound", byjus, 19/7/2021, Retrieved 3/9/2021.
