انتشار صوت

● دید کلی
▪ آیا آزمایشهای مربوط به هوا صوت را منتقل می‌کند؟
▪ صوت در آزمایشهای مربوط به هوا با چه سرعتی منتقل می‌شود؟
▪ آیا صوت فقط در محیط آزمایشهای مربوط به هوا می‌تواند منتشر شود؟
از مشاهداتی که در زمانهای قدیم انجام شده و بدست ما رسیده معلوم می‌شود، این مطلب که: «صوت بوسیله هوا از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می‌گردد»، مورد قبول عموم بوده است. در حقیقت ارسطو اصرار ورزیده است به اینکه حرکت آزمایشهای مربوط به هوا در نقل انتقال صوت مؤثر است، ولی این موضوع مانند سایر مطالبی که در فیزیک بیان نموده با ابهام توأم می‌باشد.
● سیر تحولی و رشد
نظر به اینکه در موقع انتقال صوت ، آزمایشهای مربوط به هوا حرکت نمی‌کند، تعجب آور نیست اگر بگوییم که فلاسفه دیگر معاصر ارسطو این عقیده او را تکذیب نمودند و به همین طریق در دوره گالیله ـ فیلسوف فرانسوی موسوم به کاساندی (۱۶۵۵ ـ ۱۵۹۲) جریانی از اجزاء کوچک غیر مرئی بسیار ریز می‌دانست که از جسم صدا دار برخاسته و پس از عبور آزمایشهای مربوط به هوا به گوش رسیده و آنرا متأثر می‌سازد.
اتوفن گریکه (۱۶۸۶ ـ ۱۶۰۲) موضوع اینکه انتقال صوت بواسطه حرکت آزمایشهای مربوط به هوا می‌باشد، با شک زیاد تلقی کرده و می‌گوید: “صدا در محیط آرام یعنی وقتی آزمایشهای مربوط به هوا بدون حرکت می‌باشد، بهتر انتقال پیدا می‌نماید.” به علاوه در اواسط قرن ۱۷ تجربه به صدا در آوردن زنگ در زیر سرپوش خالی از آزمایشهای مربوط به هوا را تکرار کرده و ادعا نمود که با وجود این صدای زنگ را می‌شنود.
دانشمندان انتشار صوت در جامدات و شاره‌ها را بررسی کرده و به نتایجی بهتر رسیده‌اند که کاربردهای آن را در علوم و فنون بیان کرده و امروزه نسبت به کشفیات خود در مورد کاربردی کردن انتشار صوت در کارهای نظامی و غیر نظامی می‌پردازند. البته این موضوع با علم جدید ژئوفیزیک (امواج زلزله Seismological wave) آشکار می‌شود.
● انتشار صوت در خلا
صدا در محیط آرام یعنی وقتی محیط بدون حرکت می‌باشد، بهتر انتقال پیدا می‌کند. در سال ۱۶۶۰ رابرت بویل در انگلستان تجربه به صدا درآوردن زنگ زیر سرپوش را مجددا با احتیاط کامل و بـا تـلمبه تخلیه‌ قویتر به عمل آورد و آنچه را که امروز مسلم و معلوم است، (یعنی اینکه شدت صوت زنگ به نسبت عکس غلظت هوای درون سرپوش کم می‌شود) روشن و واضح ساخت. او بطور قطع و مسلم گفت که آزمایشهای مربوط به هوا محیطی است که صوت را انتقال می‌دهد و این خاصیت هم منحصر به آزمایشهای مربوط به هوا نمی‌باشد.
● سرعت انتشار صوت
در سال ۱۶۳۵ گاساندی در پاریس سرعت صوت را اندازه گرفت و برای اینکار از اسلحه‌های باروتی استفاده نموده ، سرعت مسیر برق انفجار را مساوی بینهایت فرض کرد. عددی که برای سرعت صوت پیدا کرد ۱۶۷۳ فوت پاریسی در ثانیه بود. فوت پاریسی تقریبا معادل با ۳۲.۴۸۲ سانتیمتر بوده است.
● سرعت انتشار صوت در آزمایشهای مربوط به هوا
ظاهرا اولین تجربه اندازه گیری سرعت صوت در هوای آزاد که شامل دقتهای لازم علمی و جدید بود زیر نظر آکادمی علوم پاریس در سال ۱۷۳۸ انجام شده و در آن تجربه توپ بکار رفته است. از اعدادی که در این تجربه بدست آمده سرعت صوت در صفر درجه سانتیگراد برابر ۳۳۲ متر بر ثانیه می‌گردد. تجربه‌های مکرر دقیقی که در بقیه قرن هجدهم و در نیمه اول قرن نوزدهم از این اندازه‌ گیری به عمل آمد، نتایجی داد که با نتیجه فوق در حدود متر بر ثانیه اختلاف داشت. بهترین و جدیدترین عددی که برای سرعت صوت در هوای آرام و در تحت شرایط معمولی (صفر درجه سانتیگراد و فشار ۷۶ |سانتیمتر جیوه) بدست آمده ۳۳۱ + ۰.۰۸ می‌باشد.
● سرعت انتشار صوت در جامدات
درسال ۱۸۰۸ فیزیکدان فرانسوی بیو اولین تجربیات را برای اندازه‌ گیری سرعت صوت در جامدات به عمل آورد و برای اینکار از یک لوله طویل آهن به‌ طول تقریبا یکهزار متر که برای لوله‌کشی نصب کرده بودند، استفاده نمود. با مقایسه دو صدایی که از هر طریق ، هوای درون لوله و خود لوله آهنی می‌رسد، معلوم شد که سرعت انتشار موج متراکم درون آهن به مراتب بیشتر از سرعت صوت درون هواست.
● سرعت انتشار صوت در مایعات
در سال ۱۸۲۶ میلادی کلادن و شتورن ریاضیدان ، انتقال صوت را در آب دریاچه ژنو واقع در سوئیس مطالعه نمودند و با استفاده از برق انفجار و صدایی که در زیر آب روانه می‌ساختند، عدد ۱۴۳۵ را برای سرعت انتشار صوت در آب در ۸ درجه سانتیگراد بدست آوردند.
● انتشار امواج صوتی
اگر بطور همزمان در نقطه‌ای از محیط ، ارتعاشی ایجاد شود آن ارتعاش تدریجا با سرعت ثابت به‌ تمام اطراف آن نقطه انتقال پیدا می‌کند. در این حالت می‌گویند ارتعاش در محیط مذکور انتشار پیدا کرده است. اگر مسیر ارتعاش بر راستای انتشار عمود باشد، در این صورت موج را موج عرضی می‌گویند. اما اگر راستای انتشار و ارتعاش باهم موازی باشند، در این صورت موج را موج طولی می‌گویند. اما امواج صوتی جزء امواج طولی هستند.

منبع : کاشف