מהירות הקול

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

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, משתמשים במונח "מהירות הקול" כשמתכוונים היא למהירות הקול באוויר, שהיא 343 מטר לשנייה או 1234.8 קמ"ש, בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס באוויר יבש. בברזל, למשל, מהירות הקול היא אלפי מטרים בשנייה, ובמים מהירות הקול גבוהה פי 4.3 מהמהירות באוויר. לעומת זאת, בריק 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:


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.
  • k הוא קבוע בולצמן.
  • \gamma (בשימושים מסוימים מסומן גם \kappa) 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.

ב-14 באוקטובר 2012 שבר פליקס באומגרטנר את מהירות הקול בצניחה חופשית. באומגרטנר קבע את שיא המהירות בצניחה חופשית, 373 מטר לשנייה שהם 1,342.8 קמ"ש, או 1.24 מאך.‏[1]

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]