كيف تم قياس سرعة الصوت عبر التاريخ

بمجرد التعرف على أن الصوت هو في الواقع موجة ، أصبح قياس سرعة الصوت هدفًا مهما لدى العلماء. 


ففي القرن السابع عشر، قام العالم والفيلسوف الفرنسي  Pierre Gassendi بأقرب محاولة معروفة لقياس سرعة الصوت في الهواء. كانت أفكار غاسندي مؤثرة للغاية في القرن السابع عشر. على الرغم من أن أعماله قد نُشرت في الأصل كقواعد لاتينية ضخمة. تم تدريس أفكاره في المدارس اليسوعية في فرنسا، وفي الجامعات الإنجليزية، وحتى في المدارس التي تأسست حديثًا في أمريكا الشمالية . 

 وقد افتراض غاسندي أن سرعة الضوء  لا نهائية فعليًا مقارنة بسرعة الصوت، وقام جاسندي بقياس الفارق الزمني بين اكتشاف وميض المسدس وسماع صوته على مسافة طويلة في يوم كامل. 

وعلى الرغم من أن القيمة التي حصل عليها كانت عالية جدًا - حوالي 478.4 مترًا في الثانية (1،569.6 قدمًا في الثانية) - فقد خلص بشكل صحيح إلى أن سرعة الصوت مستقلة عن التردد . 

وفي 1650 م، حصل الفيزيائيين الإيطاليين جيوفاني الفونسو بوريلي  Vincenzo Viviani على قيمة أفضل بكثير من 350 متر في الثانية باستخدام نفس التقنية. 
أما مواطنهم GL Bianconi فقد أثبت في عام 1740 أن سرعة الصوت في الهواء تزداد مع درجة الحرارة . 

وأقرب قيمة تجريبية دقيقة لسرعة الصوت ، التي تم الحصول عليها كانت في  أكاديمية العلوم بباريس في عام 1738 م، وكانت سرعة الصوت التي حصلوا عليها هي 332 مترًا في الثانية، وهي قريبة بشكل لا يصدق من القيمة المقبولة حاليًا.

وبالنظر إلى الطبيعة البدائية لأدوات القياس في عصرنا الحاضر. فقد تم الحصول على قيمة أكثر حداثة لسرعة الصوت في عام 1942، وهي 331.45 متر في الثانية (1،087.4 قدم في الثانية).

وقد تم تعديل هذا الرقم في عام 1986 إلى 331.29 متر في الثانية عند 0 درجة مئوية (1086.9 قدم في الثانية عند 32 درجة فهرنهايت).

تم استخدام طريقتين لتحديد سرعة الصوت في المواد الصلبة. في 1808 أجرى جان بابتيست بيوت ، عالم فيزياء فرنسي، قياسات مباشرة لسرعة الصوت في 1000 متر من أنابيب الحديد من خلال مقارنتها مع سرعة الصوت في الهواء. 

تم إجراء قياس أفضل في وقت سابق من قبل ألماني ،إرنست فلورينز فريدريش تشلادني ، مستخدمًا تحليل النمط العقدي في اهتزازات الموجة الدائمة في قضبان طويلة.
وإليك طريقة بسيطة لقياس السرعة التي ينتقل بها الصوت عبر الهواء. ستحتاج إلى العناصر التالية:
  • كتلتان من الخشب، أو عناصر أخرى تصدر صوتًا حادًا حادًا عندما تضرب معًا.
  • ساعة توقيت.
  • صديق للمساعدة في التجربة.
  • شريط قياس.
تعليمات:

  1. ابحث عن مساحة كبيرة فارغة، مثل حقل أو ملعب كبير.
  2. اختر نقطتين على طرفي نقيض من المنطقة حيث سيقف كل شخص.
  3. قياس المسافة بين البقعتين باستخدام شريط قياس. بدلاً من ذلك ، يمكنك الاعتماد على الخطوات المقاسة بين النقطتين.
  4. اطلب من صديقك أخذ الكتل والوقوف في مكان واحد ، وحملها في مكان مرتفع.
  5. خذ ساعة توقيت والوقوف في مكان آخر. تأكد من أن لديك رؤية واضحة للكتل.
  6. إشارة صديقك إلى فرقعة الكتل معا الثابت.
  7. بدء ساعة التوقيت بمجرد رؤية الكتل تضرب بعضها البعض.
  8. اضغط على التوقف بمجرد سماع الصوت من الكتل.
  9. احسب سرعة الصوت بتقسيم المسافة بينك وبين صديقك على الوقت المنقضي. للحصول على قياس أكثر دقة ، كرر الخطوات المذكورة أعلاه عدة مرات ، ثم خذ متوسط ​​النتائج [المصدر: Green Planet Solar Energy ].

المصدر : موسوعة بريطانيكا.