ما هي سرعة الصوت؟
سرعة الصوت هي مدى سرعة انتقال الموجة الصوتية عبر وسط ما. وفي الهواء الجاف تعتمد هذه السرعة على درجة الحرارة بشكل شبه كامل: فكلما ارتفعت الحرارة تحركت جزيئات الهواء بسرعة أكبر، ونقلت موجات الضغط على نحو أسرع. تقوم هذه الحاسبة بتقدير سرعة الصوت في الهواء انطلاقًا من درجة الحرارة التي تُدخلها، وتعرض النتيجة بوحدات المتر في الثانية، والكيلومتر في الساعة، والميل في الساعة.
كيفية استخدام الحاسبة
أدخل درجة حرارة الهواء بالدرجات المئوية، وستعرض الحاسبة سرعة الصوت على الفور. يمكن أن تكون درجات الحرارة سالبة (في الأجواء الباردة) أو أعلى من حرارة الغرفة. أما التحويل إلى كم/س وميل/س فيجعل من السهل مقارنة النتيجة بسرعات المركبات أو الطائرات.
شرح المعادلة
تستخدم هذه الأداة المعادلة التقريبية $$c = 331.3 \times \sqrt{1 + \dfrac{T}{273.15}}$$ حيث c هي سرعة الصوت بوحدة م/ث، وT هي درجة الحرارة بالدرجة المئوية. والثابت 331.3 م/ث هو سرعة الصوت عند 0 °م، بينما يحوّل الرقم 273.15 الدرجة المئوية إلى نسبة منسوبة إلى الصفر المطلق. وهناك تقريب سريع شائع وهو \(c \approx 331.3 + 0.606 \cdot T\).
مثال محلول
عند 20 °م: النسبة = \(1 + 20/273.15 = 1.07322\)؛ والجذر التربيعي \(\sqrt{1.07322} = 1.03597\)؛ ومنه $$c = 331.3 \times 1.03597 \approx 343.2 \ \text{م/ث}$$ وهذا يعادل نحو 1,235.6 كم/س أو 767.8 ميل/س — وهي سرعة الصوت المعروفة عند حرارة الغرفة.
الأسئلة الشائعة
هل تؤثر الرطوبة على النتيجة؟ قليلًا. فالهواء الرطب أقل كثافة بعض الشيء، ما يرفع السرعة ببضعة أمتار في الثانية، لكن درجة الحرارة تظل العامل الأهم بفارق كبير، لذا تبقى معادلة الهواء الجاف هذه دقيقة لمعظم الأغراض.
لماذا ينتقل الصوت أسرع في الجو الحار؟ لأن ارتفاع الحرارة يعني حركة أسرع للجزيئات، ومن ثم تنتقل اضطرابات الضغط بينها بسرعة أكبر.
ما سرعة الصوت عند 0 °م؟ هي 331.3 م/ث بالضبط وفق هذه المعادلة — وهي القيمة المرجعية عند نقطة التجمد.
