الصوت والضوء

محاضرة 5: ظاهرة اختراق حاجز الصوت

ظاهرة اختراق حاجز الصوت Sonic Boom

روابط إعلانية

تحدث ظاهرة اختراق حاجز الصوت أو sonic boom عندما يتحرك الجسم بسرعة اكبر من سرعة الصوت والتي تسمى هذه السرعة بـ supersonic speed.  ولنتعرف على هذه الظاهرة من ناحية فيزيائية دعنا نتصور جسما يصدر صوتاً وهو ساكنا مثل طائرة قبل الاقلاع يكون لها صوت ينتشر في شكل امواج صوتية تنتشر على شكل حلقات تكون الططائرة في مركزها وسرعة انتشارها هي 343m/s،  أما اذا بدأت الطائرة في الحركة فإن ظاهرة دبلر تحدث حيث تكون الأمواج الصوتية امام الطائرة تكون ذات تردد أكبر من الأمواج الصوتية خلف العربة وقد تم شرح هذه الظاهرة في الدرس السابق. وللتوضيح أنظر إلى الشكل (أ).

(أ) ظاهرة دبلر Doppler effect

الطائرة تتحرك بسرعة أقل من سرعة الصوت، لاحظ أن الأمواج الصوتية امام الطائرة لها تردد اكبر من تردد الأمواج خلف الطائرة.

(ب) موجة الصدمة shock wave

الطائرة تتحرك بسرعة تساوي سرعة الصوت لاحظ تجمع الامواج الصوتية امام الطائرة.

روابط إعلانية

عندما تصل سرعة الطائرة إلى سرعة الصوت فيصبح انتشار الامواج الصوتية الناتجة من الطائرة تساوي سرعة الطائرة نفسها فتحدث ان تتراكم جبهات الموجات الصوتية الصادرة عن الطائرة امام الطائرة مباشرة لتكون ما يسمى بموجة الصدمة shock wave كما في الشكل (ب).

عندما تصبح سرعة الطائرة أكبر من سرعة الصوت فإن كل جبهات الموجات الصوتية الناتجة من محرك الطائرة تتراكم فوق بعضها البعض على جانبي الطائرة كما في الشكل (جـ) ويحدث ان تتداخل جبهات الموجات الصوتية المختلفة مع بعضها البعض تداخلاً بناءً لتشكل جبهة موجة واحدة ذات سعة كبيرة جداً هي هي موجة الصدمة shock wave ولكن في هذه الحالة على جانبي الطائرة وتنتشر في الهواء على شكل مخروط مركزه مقدمة الطائرة.

(جـ) اختراق حاجز الصوت sonic boom

تتحرك الطائرة بسرعة اكبر من سرعة الصوت ولاحظ كيف تتراكم الامواج الصوتية على جانبي الطائرة مكونة موجة صدمة shock wave تنتشر على شكل مخروط الطائرة مركزه

يصدر صوتاً مزعجاً عندما تصل موجة الصدمة على طرفي المخروط الصوتي سطح الأرض نتيجة لتجمع عدد هائل من الامواج الصوتية الصادرة عن الطائرة مما يعكس طاقة صوتية هائلة تحدث ضرراً للأذن وقد تصاب نوافذ المباني بالضرر نتيجة لاصطدام الموجاة الصوتية بها بالرغم من أن هذا الصوت يكون في لمدة زمنية صغيرة.

تسمى هذه الظاهرة sonic boom اي الانفجار الصوتي ولكن تعرف ايضا باختراق حاجز الصوت breaking the sound barrier لانه بالفعل تقوم الطائرة عندما تكون سرعتها مساوية لسرعة الصوت بزيادة سرعتها لتخترق الجدار الصوتي الذي تراكم امامها كما في الشكل (ب) والشكل (جـ) أعلاه.

روابط إعلانية

ملاحظة: تلحق الموجة الصوتية الطائرة اثناء تحليقها وعليه لإنه لو كان هناك شخصين عل مسافات متباعدة على الأرض فإن الأول سيسمع الأنفجار الصوتي وبعدها يسمعه الشخص الثاني.

بعض صور لطائرات اثناء اختراق حاجز الصوت لاختراق

  

روابط إعلانية

الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر – غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى