האם מהירות הקול באדמה שווה למהירות הקול באוויר? רז

בוודאי מוכרת לך התמונה (מסרט או ספר) של בוקר (קאובוי) במישורים הרחבים של אמריקה המטה את אוזנו לקרקע או לפסי הרכבת על מנת לשמוע האם מתקרבת רכבת או לחילופין קבוצה של אינדיאנים השועטים על סוסים.
הסיבה לכך היא פשוטה - מהירות הקול בכמעט כל חומר מוצק (למעט אולי סוגי גומי שונים) גבוהה מאשר באוויר; הסיבה קשורה לקשיחות החומר.
לכן, מהירות הקול בקרקע תהיה גבוהה ממהירות הקול באוויר אך המהירות המדויקת בקרקע תלויה בהרכב הקרקע (סוג האדמה, האם יש סלעים וכו').
 
קול הוא התפשטות של הפרעה מכאנית בתווך חומר (לכן גלי קול לא קיימים בריק שהוא למעשה "אין-חומר") וגלי הקול מתבטאים כשינויי לחץ המתפשטים דרך התווך (החומר); המקור היוצר את גלי הקול גורם לעליית לחץ הנקודה מסוימת בתווך ועליית הלחץ הזאת מתפשטת משם.
מהירות הקול בחומר אינה קבועה והיא מושפעת מקשיחות החומר וצפיפותו.
מהירות הקול באוויר מושפעת בעיקר מהטמפרטורה והלחץ (ולכן מהירות הקול מושפעת מהגובה מעל פני הים).
 
בצורה כללית מהירות הקול שווה לשורש של קשיחות החומר חלקי הצפיפות (C\δ).
באוויר הנוסחה היא שורש של גאמא כפול הלחץ חלקי צפיפות החומר (γP\δ).
כאשר גאמא הינו מקדם ההתרחבות של החומר או קיבולת החום שלו (isentropic expansion factor או heat capacity ratio בהתאמה).

מ

את: ד"ר מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.