الجواب: ينتقل الصوت في المواد الصلبة أسرع منه في السوائل، وأسرع في السوائل عنه في الغازات. وذلك لأن المواد الصلبة أكثر صعوبة في الضغط من السوائل، وبدورها تكون السوائل أكثر صعوبة في الضغط من الغازات.
التفسير:
ينتقل الصوت في المواد الصلبة في شكل موجات طولية، حيث تنتقل الاهتزازات في اتجاه انتشار الموجة. ويعتمد معدل انتشار الموجات الصوتية على عاملين أساسيين هما:
- الكثافة: كلما زادت كثافة المادة، زاد معدل انتشار الموجات الصوتية فيها. وذلك لأن الكثافة العالية تعني وجود عدد أكبر من الجزيئات في وحدة الحجم، وبالتالي يكون من الأسهل نقل الاهتزازات من جزيء إلى آخر.
- المرونة: كلما زادت مرونة المادة، زاد معدل انتشار الموجات الصوتية فيها. وذلك لأن المرونة العالية تعني سهولة تغير شكل المادة تحت تأثير الاهتزازات.
ونظرا لأن المواد الصلبة تتميز بكثافة عالية ومرونة عالية، فإنها توفر أفضل الظروف لانتشار الموجات الصوتية. لذلك، يكون الصوت أسرع في المواد الصلبة منه في السوائل، وأسرع في السوائل عنه في الغازات.
أمثلة:
- سرعة الصوت في الهواء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية هي 343 متر في الثانية.
- سرعة الصوت في الماء عند درجة حرارة 20 درجة مئوية هي 1450 متر في الثانية.
- سرعة الصوت في الحديد عند درجة حرارة 20 درجة مئوية هي 5960 متر في الثانية.
تطبيقات:
تستخدم سرعة الصوت في العديد من التطبيقات العملية، مثل:
- قياس المسافات: يمكن استخدام سرعة الصوت لقياس المسافات الطويلة، مثل المسافات بين السفن أو بين الأقمار الصناعية.
- الكشف عن الأعطال: يمكن استخدام سرعة الصوت لاكتشاف الأعطال في الهياكل الهندسية، مثل الجسور أو أنابيب المياه.
- إنشاء أنظمة الإنذار: يمكن استخدام سرعة الصوت لإنشاء أنظمة إنذار متقدمة، مثل أنظمة الإنذار من الزلازل أو أنظمة الإنذار من الحرائق.
