מהירות הקול – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
ביטול גרסה 21233849 של 37.142.170.43 (שיחה)
אין תקציר עריכה
תגיות: עריכה ממכשיר נייד עריכה דרך האתר הנייד
שורה 1:
'''מהירות הקול''' היא ה[[מהירות]] שבה נעים גלי ה[[קול]] בתווך. מהירות הקול תלויה ב[[מודול הנפח|מקדם הקשיחות]] של חומר התווך וב[[צפיפות החומר|צפיפות]] שלו. בתנאים מסוימים מושפעת מהירות הקול גם מה[[טמפרטורה]] והלחץ.
 
בדרך כלל, משתמשים במונח "מהירות הקול" כשמתכוונים למהירות הקול ב[[אוויר]], שהיא 343 מטר לשנייה או 1234.8 [[קילומטר לשעה|קמ"ש]], בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס באוויר יבש. ב[[ברזל]], למשל, מהירות הקול היא אלפי מטרים בשנייה, וב[[מים]] מהירות הקול גבוהה פי 4.3 מהמהירות באוויר. לעומת זאת, ב[[ריק]] מוחלט או בחלל החיצון (שהצפיפות בו היא כאטום אחד למטר מעוקב), גלי הקול אינם יכולים לנוע כלל ולכן לא ניתן להעביר קול בחלל החיצון.
 
באופן כללי מהירות הקול ניתנת בנוסחה:
:<math>
c=\sqrt{\frac{C}{\rho}}
</math>
 
<math>C</math> מסמל מקדם הקשיחות של החומר ואילו <math>\rho</math> מסמל את צפיפות החומר.
 
מכיוון שמהירות הקול באוויר תלויה ב[[לחץ אוויר|לחץ האוויר]] היא תלויה בטמפרטורה וב[[גובה מעל פני הים]].
 
נוסחה לחישוב מהירות הקול באוויר על פי הטמפרטורה:
:<math>
c_{\mathrm{air}} = (331{.}5 + 0{.}6 \cdot \vartheta) \ \mathrm{m/s}
</math>
 
כאשר <math>\vartheta</math> ([[תטה]]) מייצגת את הטמפרטורה ב[[צלזיוס]], ו-<math>C</math> מייצג את מהירות הקול באוויר.
 
ביטוי מדויק יותר:
:<math>
c_{\mathrm{ideal}} = \sqrt{\gamma \cdot {p \over \rho}} = \sqrt{\gamma \cdot R \cdot T \over M}= \sqrt{\gamma \cdot k \cdot T \over m}
</math>
 
כאשר:
*<math>R</math> הוא [[קבוע הגזים]] האונברסלי המחולק ל[[מסה מולרית|מסה המולרית]] של האוויר.
*<math>k</math> הוא [[קבוע בולצמן]].
*<math>\gamma</math> (בשימושים מסוימים מסומן גם <math>\kappa</math>) הוא היחס בין החום הסגולי בלחץ קבוע לחום הסגולי בנפח קבוע (1.402 לאוויר).
*האות <math>T</math> מייצגת את הטמפרטורה ב[[קלווין]].
*<math>M</math> המסה המולרית.
*<math>m</math> המסה של מולקולה יחידה.
 
לציון מהירותם של עצמים כמו [[מטוס]]ים או [[חללית|חלליות]] הנעים ב'''מהירות על קולית''' (מהירות הגבוהה ממהירות הקול) נהוג להשתמש ב[[מספר מאך]], שהוא היחס בין מהירות העצם בתווך, לבין מהירות הקול באותו תווך. מאך 1 שווה למהירות הקול, מאך 2 הוא פי 2 ממהירות הקול וכן הלאה.
 
ב-[[14 באוקטובר]] [[2012]] שבר [[פליקס באומגרטנר]] את מהירות הקול ב[[צניחה חופשית]]. באומגרטנר קבע את שיא המהירות בצניחה חופשית, 373 מטר לשנייה שהם 1,342.8 קמ"ש, או 1.24 [[מספר מאך|מאך]].{{הערה|http://www.telegraph.co.uk/science/space/9607604/Skydiver-Felix-Baumgartner-attempts-to-break-sound-barrier-live.html}}
 
== פיתוח הנוסחה למהירות הקול בתווך גזי ==
ההנחות על תכונות התווך הגזי לגביו המושג של "מהירות הקול" תקף הן: המושג של מהירות הקול בתווך אלסטי כלשהו תקף כל עוד [[אורך גל|אורך הגל]] של הקול גדול באופן משמעותי מה[[מהלך חופשי ממוצע|מהלך החופשי הממוצע]] של חלקיקי הגז הנושא את גל הקול. אחרת, רעידות (תנודות בלחץ ובצפיפות של הגז) בתווך הגזי לא יצליחו להתקדם בתוכו באופן אפקטיבי, שכן חלקיקי הגז ינועו בקו ישר במהלך זמן מחזור אחד של הגל, בגלל המהלך החופשי הארוך של החלקיקים, שמונע העברת [[תנע]] בין חלקיקי הגז ולכן מונע התקדמות במרחב של הפרמטרים המאפיינים את הגל.