التردد / حدة الصوت (Pitch / Frequency)440 Hz (نغمة لا A)
حدة الصوت (Pitch)
متوسطة (440 Hz)
شدة الصوت النسبية
10⁶.⁵ I₀
💡 مفاهيم أساسية لطلاب فيزياء 3:
الحدة (Pitch): تعتمد على التردد (التردد العالي حاد كالعصفور، والمنخفض غليظ كالرعد).
العلو والمستوى (Decibel): يعتمد على السعة والضغط، ومقياس الديسبل لوغاريتمي (كل زيادة 10 dB تضاعف الشدة 10 مرات!).
الصوت في الفراغ: جرب الضغط على "تفريغ الهواء" لتشاهد كيف ينعدم الصوت تماماً لعدم وجود جزيئات ناقلة!
سرعة الصوت والحرارة والأوساط
مقارنة الأوساط الناقلة للصوت:
درجة حرارة الهواء (T_C)20 °C
سرعة الصوت المحسوبة v
343.0 m/s
الزمن لقطع مسافة 1000m
2.92 s
قانون سرعة الصوت في الهواء:
v = 331 + (0.6 · T_C)
v = 331 + (0.6 × 20) = 343.0 m/s
تزداد سرعة الصوت 0.6 m/s لكل ارتفاع قدره 1°C
🚂 حقيقة علمية من الكتاب:
سرعة الصوت في المواد الصلبة أكبر منها في السوائل، وفي السوائل أكبر منها في الغازات؛ نظراً لتقارب جزيئات المادة الصلبة ومرونتها العالية (الصوت في الحديد أسرع بـ 15 مرة من الهواء!).
🚑 ظاهرة دوبلر: التغير في تردد الصوت الناتج عن حركة المصدر أو المراقب أو كليهما. عند الاقتراب تتضاغط الموجات فيزداد التردد، وعند الابتعاد تتسع الموجات فيقل التردد.
حاجز الصوت ومخروط ماخ
أنظمة السرعة وماخ:
رقم ماخ (Mach Number = v / v_sound)Mach 1.20
سرعة الطائرة الحقيقية
411.6 m/s
نصف زاوية مخروط ماخ θ
56.4°
حساب زاوية موجة الصدمة:
sin θ = 1 / Mach = v_sound / v_plane
sin θ = 1 / 1.20 = 0.833 ➔ θ = 56.4°
تتراكب الجبهات لتشكل جدار صدمة مخروطي يحدث دوي الصوت (Sonic Boom)
💥 الدوي الصوتي (Sonic Boom): عندما تسير الطائرة أسرع من الصوت (Mach > 1)، تسبق موجاتها الصوتية فتتداخل جبهات الموجات تداخلاً بنّاءً مشكلة مخروطاً من الضغط الهائل، ويسمع المراقب على الأرض صوتاً يشبه الانفجار عند مرور حافة المخروط فوقه.