מהירות הקול

מהירות הקול היא המהירות שבה נעים גלי הקול בתווך. מהירות הקול תלויה במקדם הקשיחות של חומר התווך ובצפיפות שלו. בתנאים מסוימים מושפעת מהירות הקול גם מהטמפרטורה והלחץ.

בדרך כלל, כשמדובר במהירות הקול הכוונה היא למהירות הקול באוויר, שהיא כ־344 מטר לשנייה או כ-1,232 קמ"ש, בטמפרטורה של 21 מעלות צלזיוס באוויר יבש. בברזל, למשל, מהירות הקול היא אלפי מטרים בשנייה, ובמים מהירות הקול גבוהה פי 4 מהמהירות באוויר. לעומת זאת, בריק מוחלט או בחלל החיצון (שהצפיפות בו היא כאטום אחד למטר מעוקב), גלי הקול אינם יכולים לנוע כלל ולכן קולות אינם "נשמעים" בהם.

באופן כללי מהירות הקול ניתנת בנוסחה:

$c=\sqrt{\frac{C}{\rho}}$

C מסמל מקדם הקשיחות של החומר ואילו $\rho$ מסמל את צפיפות החומר.

מכיוון שמהירות הקול באוויר תלויה בלחץ האוויר היא תלויה בטמפרטורה ובגובה מעל פני הים.

נוסחה לחישוב מהירות הקול באוויר על פי הטמפרטורה:

$c_{\mathrm{air}} = (331{.}5 + 0{.}6 \cdot \vartheta) \ \mathrm{m/s}$

כאשר $\vartheta$ (תטה) מייצגת את הטמפרטורה בצלזיוס, ו-c מייצג את מהירות הקול באוויר.

ביטוי מדויק יותר:

$c_{\mathrm{ideal}} = \sqrt{\gamma \cdot {p \over \rho}} = \sqrt{\gamma \cdot R \cdot T \over M}= \sqrt{\gamma \cdot k \cdot T \over m}$

כאשר:

• R הוא קבוע הגזים האונברסלי המחולק למסה המולרית של האוויר.
• $\gamma$ (גאמא) ובשימושים מסוימים $\kappa$ (קבוע בולצמן). הוא היחס בין החום הסגולי בלחץ קבוע לחום הסגולי בנפח קבוע (1.402 לאוויר).
• האות T מייצגת את הטמפרטורה בקלווין.
• $M$ המסה המולרית.
• $m$ המסה של מולקולה יחידה.

לציון מהירותם של עצמים כמו מטוסים או חלליות הנעים במהירות על קולית (מהירות הגבוהה ממהירות הקול) נהוג להשתמש במספר 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.

ראו גם

• בום על קולי
• מהירות האור

קישורים חיצוניים

• מאמר על מהירות הקול באתר אווירון
• דוידסון אונליין - שאל את המומחה: מה מהירות הקול באדמת חול?
• דוידסון אונליין - שאל את המומחה: האם טייס מהירות על-קולית ישמע את המנוע?