تعد خصائص الصوت وكشفه من أهم الظواهر الفيزيائية التي نواجهها في حياتنا اليومية، وتشغل أذهاننا دائمًا كيف يخرج الصوت وكيف يحدث هذا التردد، فالكثير من الألغاز تدور حول الصوت.
تلتقي بنا كل يوم في حياتنا دون محاولة التفكير في خصائصها وتطبيقاتها، لذلك كان علينا التعامل مع الصوت وخصائصه بالتفصيل من خلال هذا المقال.
ما هو الصوت؟
- يُعرَّف الصوت بأنه موجات كهرومغناطيسية مضغوطة لا يمكنها السفر في الفراغ، أي عبر وسيط ناقل، وتحدث هذه الموجات بسبب اهتزازات الأجسام.
- عندما يهتز الجسم، فإنه يخلق حركة من الهواء (وسيط متجه) يحيط به، مما يخلق موجات مثل أمواج البحر، وهذا يؤدي إلى خلق الصوت.
- تعريف آخر للصوت هو أن الصوت ينتج عن الطاقة الناتجة عن تحريك جزيئات المادة، ويتم نقل هذه الطاقة بعيدًا عن مركز الحدث.
خصائص الصوت
الصوت ظاهرة فيزيائية، لذلك له العديد من الخصائص الفيزيائية منها:
- تكرار: التردد هو سمة من سمات الصوت وهو عدد حركات الموجة الناتجة عن الصوت في الثانية.
- هذا يعني أن هناك علاقة مباشرة بين تواتر جسيمات المادة وسرعة حركتها.
- أي أنه كلما زاد التردد زادت سرعة حركة جسيمات المادة، ووحدة قياس التردد هي هرتز أو كيلوهرتز.
- ارتفاع الموجة. ترتبط نغمة الموجة بكمية الصوت ونغمة الصوت عندما يتم إعطاء حركة قوية من مصدر الصوت.
- إذا وصلت القناة إلى أعلى قيمة، يكون الصوت مرتفعًا ومسموعًا جيدًا.
- إذا كان الجسم يتحرك ببطء، فإن قيمة الموجة ستكون أقل، وسيكون الصوت منخفضًا أو غائبًا.
الطول الموجي
- الطول مرتبط بكل من تردد الصوت وسرعته. الطول الموجي هو المسافة التي يقطعها الصوت في دورة واحدة.
- في الرياضيات، يتم حسابها بقسمة سرعة الصوت على التردد، وحسابها رياضيًا، يتضح أن التردد يتناسب عكسًا مع الطول الموجي، أي أنه كلما زاد التردد، انخفض الطول الموجي.
- سرعة الصوت. ترتبط سرعة الصوت بكثافة ومرونة الوسط الذي ينتقل الصوت من خلاله.
- عندما تنخفض كثافة الوسط، تزداد سرعة الصوت، وعندما تزداد مرونة الوسط تزداد سرعة الصوت.
- ينتقل الصوت في المواد الصلبة أسرع منه في السوائل، وينتقل الصوت في السوائل أسرع منه في الغازات.
- بالإضافة إلى ذلك، تتغير سرعة الصوت مع تغير درجة حرارة الوسط الذي ينتقل الصوت من خلاله.
- وكلما ارتفعت درجة الحرارة زادت سرعة الصوت لأن درجة الحرارة تؤثر على كثافة المادة وخاصة المواد الغازية والسائلة.
- الكثافة تعني قدرة الأذن البشرية على سماع الصوت، وترتبط شدة الصوت بالمسافة وهناك علاقة عكسية بينهما.
- كلما زادت المسافة، انخفضت شدة الصوت، مقاسة بالديسيبل.
- الصوت. يتأثر حجم الصوت بكثافة الصوت، ويوجد علاقة مباشرة بين الحجم والكثافة.
- كلما زادت الكثافة، زاد الحجم، لأن الأذن البشرية حساسة للغاية لترددات معينة.
- أقل شدة للصوت هي صفر ديسيبل، وعند هذه الشدة يمكن سماع الصوت بواسطة الأذن البشرية.
- وهذه الشدة بين 2000 و 5000 هرتز تنتج أقل قدر من الضوضاء.
- إما أن يؤدي ارتفاع هذه الترددات إلى حدوث تغيير في شدة الصوت وسيكون هذا الصوت مسموعًا أو مرتفعًا جدًا بحيث لا يتسبب في تلف الأذن.
- زمن: الوقت هو الوقت الذي تستمر فيه الموجات الصوتية في الانتشار.
- هناك علاقة مباشرة بين الوقت والحجم، فكلما زاد الوقت زاد الحجم.
وفرة الموجة الصوتية
- يمثل اتساع الموجة الصوتية قوة الإشارة من الجسم الذي يصدر الصوت.
- هناك علاقة مباشرة بين الصوت وسعة الموجة الصوتية، فكلما زاد اتساع الموجة الصوتية، ارتفع الصوت.
- انعكاس الصوت. انعكاس الصوت هو ارتداد الموجات الصوتية من نفس المصدر عندما يعكس السطح أو الجسم الصوت.
- تحدث هذه الظاهرة في حياتنا اليومية عندما يصدر صوت في غرفة فارغة.
- ونسمع الصوت مرة أخرى وهذا ما يسمى انعكاس الصوت ونسميه (صدى).
تأثير حركة وسط المادة على خواص الصوت
- إذا كان وسيط المادة الذي تنتقل من خلاله الموجات الصوتية يتحرك، فيمكن للحركة أن تنقص أو تزيد من سرعة الصوت، اعتمادًا على اتجاه حركة وسط المادة.
- على سبيل المثال، تزداد سرعة الموجة الصوتية إذا تحركت الموجة الصوتية في نفس اتجاه حركة وسط المادة.
- أما إذا تحركت الموجات الصوتية في اتجاه حركة وسط المادة، فإن الصوت سينخفض.
مصادر الصوت
تأتي الضوضاء من عدة مصادر منها:
- يصدر الصوت عندما تهتز الأجسام الصلبة.
- عند حدوث ضغط أو تمدد سريع مثل الانفجارات.
- يُجبر الهواء على الخروج من المواد التي تصدر ترددات ثم موجات صوتية، مثل صوت الفلوت أو الفلوت أو الصفارة.
نقل الصوت
ينتقل الصوت من خلال انتشار الموجات الصوتية في الفراغ، ويتم ذلك عن طريق وجود طاقة نقل الصوت للمساعدة في انتشار الصوت. هناك نوعان من الموجات الصوتية.
- موجات طولية. تهتز جزيئات المادة في نفس الاتجاه الذي تنقل فيه الطاقة، ويتحرك الصوت في نفس اتجاه حركة الجسم. تعتبر الموجات الطولية من أبسط الموجات وتحدث في السوائل والغازات.
- القنوات المستعرضة. تنتشر هذه الموجات الصوت في وسط صلب، وللموجات المستعرضة اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الصوت.
كشف الصوت
- تنشأ الموجات الصوتية بسبب وجود الطاقة الحركية لجسم ما، تنتشر هذه الموجات حتى تصل إلى الأذن البشرية.
- وتلتقط الأذن الموجات الصوتية، ثم تنتقل الموجات إلى طبلة الأذن، ثم تذهب إلى الأذن الوسطى.
- ثم تصل إلى الأذن الداخلية التي تحتوي على القوقعة التي تحتوي على العديد من الشعرات الدقيقة التي تهتز تحت تأثير الموجات الصوتية.
- ثم يولد إشارات كهربائية تنتقل إلى الدماغ، والذي يتعرف عليها ويترجمها إلى صوت.
موجات صوتيه
هناك ثلاثة أنواع من الموجات الصوتية (الموجات الصوتية – الموجات فوق الصوتية – الموجات فوق الصوتية).
- موجات مسموعة. موجات التردد التي يمكن أن تسمعها الأذن البشرية.
- ويطلق من خلال الآلات الموسيقية ومكبرات الصوت.
- والأصوات التي تأتي من فم الإنسان والأصوات التي نسمعها في حياتنا اليومية.
- موجات الأشعة تحت الحمراء. هي موجات لا يقل ترددها عن التردد الذي تسمعه الأذن البشرية.
- والأذن البشرية لا تستطيع تمييز أو سماع هذا الصوت، يصدر الفيل تلك الموجات للتواصل مع بقية القطيع.
- الموجات فوق الصوتية. هذه الموجات لها تردد أعلى من تردد الصوت الذي تسمعه الأذن البشرية.
- تنبعث هذه الموجات من قبل بعض الناس لتحديد مكان كلابهم باستخدام صافرة صامتة.
- يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية في التصوير الطبي.
بعد كل شيء، الصوت له العديد من الخصائص التي كانت محور الدراسة والبحث، ومن خلال هذا المقال قدمنا خصائص الصوت بكل تفاصيله، وأخيراً في هذا الموضوع قدمنا كل ما يتعلق بالصوت وبه. المواصفات لها في البحث التفصيلي.