سرعت صوت Speed of sound

رعد را بعد از برق می‌شنویم، چون نور تقریباً آنی می‌رسد ولی صدا زمان می‌خواهد. سرعت صوت ثابتی جهانی نیست؛ بسته به ماده و دمای آن فرق می‌کند.

سرعت صوت چقدر است؟

در هوای خشک و دمای ۲۰ درجهٔ سلسیوس، سرعت صوت حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه است. در دمای صفر درجه حدود ۳۳۱ متر بر ثانیه است. رابطهٔ تقریبی آن با دما چنین است:

که در آن T دمای هوا بر حسب درجهٔ سلسیوس است و v بر حسب متر بر ثانیه. سرعت در هوا به فشار و ارتفاع بستگی مستقیم ندارد، بلکه به دما وابسته است؛ در ارتفاع‌های بالا چون هوا سردتر است، صوت کندتر می‌رود.

در محیط‌های مختلف

صوت در جامدات سریع‌تر است چون ذره‌ها به هم نزدیک‌تر و پیوندها سخت‌ترند. این ایده در بررسی درون زمین هم کاربرد دارد: لرزه‌شناسان از امواج لرزه‌ای برای کشف ساختار درون زمین بهره می‌برند.

چگونه با رعد و برق فاصله را بسنجیم؟

از لحظهٔ دیدن برق تا شنیدن رعد، ثانیه‌ها را بشمارید و بر ۳ تقسیم کنید؛ نتیجه فاصلهٔ آذرخش برحسب کیلومتر است. این برآورد ساده بر پایهٔ سرعت حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه است.

گذر از سرعت صوت

وقتی هواپیما با سرعتی بیشتر از سرعت صوت پرواز می‌کند، موج‌های صوتی روی هم انباشته می‌شوند. این تجمع شکست دیوار صوتی را می‌سازد. عدد ماخ نسبت سرعت جسم به سرعت صوت است: ماخ ۲ یعنی دو برابر سرعت صوت. سرعت نور حدود ۸۷۰ هزار برابر سرعت صوت در هواست.

پرسش‌های رایج

### سرعت صوت در هوا چقدر است؟
سرعت صوت در هوا در دمای ۲۰ درجهٔ سلسیوس حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه است. این مقدار با دما کمی تغییر می‌کند.

### چرا صوت در آب سریع‌تر از هوا می‌رود؟
چون مولکول‌های آب به هم نزدیک‌تر و محیط سفت‌تر است، نوسان‌ها سریع‌تر به بخش‌های بعدی می‌رسند. سرعت صوت در آب حدود چهار برابر هواست.

### ماخ ۱ چقدر سرعت دارد؟
ماخ ۱ همان سرعت صوت در محیط است و در سطح دریا و دمای ۱۵ درجه حدود ۳۴۰ متر بر ثانیه (حدود ۱۲۲۵ کیلومتر بر ساعت) است. در ارتفاع بالا چون هوا سردتر است، ماخ ۱ کمتر می‌شود.

### آیا سرعت صوت از سرعت نور کمتر است؟
بله، بسیار کمتر. نور حدود ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه می‌رود و صوت در هوا حدود ۰٫۳۴ کیلومتر در ثانیه.