الفيزياء

أسباب اختلاف سرعة الصوت عند انتقالها بين المواد

2011 تجارب علمية الصوت والسمع

كريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

سرعة الصوت الصوت الفيزياء

عندما تتغير سرعة الموجة الصوتية يتغير اتجاهها أيضاً، وكما هو الحال في الأمواج الضوئية، يمكن أن تنعكس الموجات الصوتية أيضاً، وهذا يسمح بصنع "عدسات" و"مرايا" للصوت.

لعلك لاحظت أنك إذا قمت بوضع عصا في الماء بحيث يكون نصفها داخل الماء والنصف الآخر خارج الماء، ستبدو العصا كما لو أنها محنية في النقطة التي يلتقي عندها الماء والهواء.

وسبب ذلك هو أن سرعة انتقال الضوء في الماء والهواء مختلفتان. إن سرعة انتقال الموجات الضوئية في الماء أبطأ من انتقالها في الهواء، وهذا الاختلاف في السرعة يسبب انحناء (انكسار) الموجات الضوئية عندما تنتقل من الماء إلى الهواء، بحيث تبدو العصا وكأنها معوجّة.

 

وكما هو الحال في الموجات الضوئية، تنتقل الموجات الصوتية أيضاً بسرعات متباينة تبعاً للمواد المختلفة التي تمر من خلالها.

وتنتقل الموجات الصوتية على نحو أسرع في السوائل والأجسام الصلبة، مقارنة بالهواء، كما أنها تنتقل عبر الهواء الدافئ أسرع من انتقالها عبر الهواء البارد.

تنحني الموجات الصوتية عند انتقالها من جسم إلى آخر، حيث تختلف سرعتها طبقاً لتلك الأجسام، فالموجات الصوتية تنكسر، مثلاً، عند انتقالها من الماء إلى الهواء، وكذلك من الهواء الدافئ إلى الهواء البارد.

 

ويفسر هذا التغير في سرعة الصوت تحت تأثير درجة الحرارة سبب سماعنا الأصوات في الليل بصورة أوضح مما عليه الحال في النهار، إذ يكون الهواء القريب من الأرض ليلاً أكثر برودة من الهواء في الطبقات العليا من الجو.

وينتقل الصوت بصورة أبطأ في طبقات الهواء المنخفضة الأكثر برودة، بينما ينتقل بسرعة أكبر خلال الهواء الدافئ في طبقات الجو العليا.

يؤدي هذا الاختلاف إلى انكسار الموجات الصوتية باتجاه الأرض، ما يجعلنا نسمع الأصوات البعيدة من مسافات كبيرة.

 

تتكون خلال النهار طبقة من الهواء الساخن قرب الأرض، وفي هذا الحال تنتقل الموجات الصوتية القريبة من الأرض بصورة أسرع من انتقالها خلال الطبقات العليا من الهواء، ما يؤدي إلى انكسارها نحو الأعلى بعيداً عن مسامعنا.

وهذا يعني أنه عند مستوى سطح الأرض يمكن سماع الأصوات من مسافات بعيدة أثناء الليل عندنا يكون الهواء أكثر برودة. خلافاً لما هو عليه الحال خلال النهار.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق