عوالم السرعات

يعتبر البحث في عوالم السرعات من أهم الإضافات التي أضافها العلم الحديث في الحياة اليومية لسكان القرن الواحد والعشرين، فهو يعتبر المقياس الذي يحكم سرعة تنقلاتهم من مكان إلى آخر، وهو أيضًا الذي يحكم عمليات تنقل البيانات من مكان لآخر، فكما يقال عصر السرعة، ولم يأت هذا التعريف عبطًا، فهو دلالة كبيرة على سرعات النقل المتفاوتة والتي بدأ الاهتمام بها لحد كبير في هذا القرن على غير ما اتّبعه أهل القرون السابقة.

تعدّ سرعة الصوت من السرعات العالية والمتفوقة جدًا في الطبيعة حيث تبلغ سرعته 340 متر في الثانية في الهواء الجاف العادي، مع الأخذ بعين الاعتبار أنّ سرعة الصوت تختلف باختلاف الكثافة ومعامل الحجم للوسط الذي تمر فيه حيث تعتمد على التردد والطول الموجي للصوت لحسابه بدقة، لذلك هناك الكثير من المعاملات الرياضية التي تحدد سرعة الصوت في الأوساط المختلفة.

استطاع البشر صناعة مركبات في البداية تصل لسرعة الصوت وهي نوع من أنواع الطائرات الحربية، ثم استطاعوا أن يتجاوزوا تلك السرعة في مركبات أكثر تقدمًا في الجو، وهناك معيار لقياس السرعة بالنسبة لسرعة الصوت لتلك المركبات يتبع للعالم ماخ الذي يعتمد على العلاقة ما بين الضغط المؤثر والضغط الساكن للجسم المتحرك في الهواء الجاف، حيث يقيم رقم ماخ على عدة تصنيفات، فنراه يصنف المركبات وفقًا لسرعة الصوت كالتالي: سونيك (أي مساوي لسرعة الصوت)، هايبر سونيك (أعلى من سرعة الصوت).

تقل سرعة الصوت آليا عندما مرورها في وسط أعلى كثافة من وسط الهواء الجاف سواء كان في الماء أو الزيت، وكذلك إذا مرّ في الهواء الجاف، ويعتمد إيجاد سرعة الصوت على العلاقة ما بين التردد وطول الموجة، حيث تعد السرعة هي مضروب التردد في طول الموجة الذي يتغير كل من التردد وطول الموجة في كل وسط من الأوساط المار فيها الصوت، وهذا ملاحظ حيث يكون انتقال الصوت بطيئًا نوعًا ما داخل الماء على عكس ما يكون في الهواء الجاف، أيضًا المقصود بالهواء الجاف هو الهواء الذي يقع تحت حرارة ما بين 20 إلى 25 درجة سيليزيوسية.

يختلف قياس سرعة الصوت في الأجسام الصلبة كليًا عن قياسه في الموائع بشكل عام، حيث يعتمد في الاجسام الصلبة على معامل المادة الخاص بصلابتها بوسون، والمقصود به قدرة المادة على التناغم بين فتحات ذراتها وتشابكها البنائي، لأنّ طول الموجة والتردد للصوت يكون أكبر كلّما كان ذلك المعامل أقل، أيضًا يجب الانتباه لمعامل يونج المتخصص في حساب المرونة الخاصة بالمادة، والمتعلق في حساب مرونة المادة للالتواء والانثناء والعزم.

أيضًا فإنّ حساب سرعة الصوت مهم جدًا في الكثير من التطبيقات خصوصًا التطبيقات التي تتعلق في تحديد قدرة المركبات البرية أو الجوية أو البحرية، لتعيين المسارات السليمة وتعيين قدرة الهواء على مصادمة الجسم أثناء المسير لحساب قدرة الصوت على المرور إلى داخل المركبة، خصوصًا في المركبات البرية، ولتفادي التشويش السمعي الكبير في حالات السرعات الكبيرة في المركبة البرية.