بحث عن الموجات الصوتية
المقدمة :
الصوت...............!!
تنشأ موجات الصوت من اهتزاز الأجسام وكما نعلم فالنغمات الموسيقية التي تستمع إليها من الكمان او البيانو أو من آلة العود تنشأ من اهتزاز الأوتار المشدودة لهذه الآلات وتصل إلينا خلال الهواء وعندما يتكلم
الإنسان فإن الصوت ينشأ من اهتزاز الاحبال الصوتية للحنجرة .
وتنتقل موجات الصوت خلال الغازات والسوائل والأجسام الصلبة كذلك .
وعندم اقتراب قطار من محطة فإنه يمكننا أن نستمع لاهتزاز قضبان القطار قبل أن نتمكن من مشاهدة القطار أثناء قدومه ، فالمادة الصلبة للقضبان هي التي تحمل صوت القطار والذي ينتقل صوته إلينا عبر
الـــهواء.
طبيعة الصوت :
اذا أسقطت حجرا صغيرا في بركة ساكنه ستشاهد سلسلة من الامواج تنتقل مبتعدة عن النقطة التي لامس فيها الحجر سطح الماء ، كذلك ينتقل الصوت في موجات عندما يتحرك خلال الهواء او اي وسط آخر وتنتج الموجات من جسم
مهتز .
ففي حالة حركة الجسم المهتز الى الخارج يحدث ضغط على الوسط المحيط به فتنتج منطقة ضغط .
وعندما يتحرك الجسم بعد ذلك للداخل يتمدد الوسط في الحيز الذي كان يشغله الجسم وتمسى منطقة التمدد هذه تخلخلا ، وباستمرار تحرك الجسم الى الداخل والخارج تنتقل سلسلة من الضغوط والتخلخلات بعيدا عنه وتتكون
الموجات الصوتية من هذه الضغوط والتخلخلات .
التردد وطبقة الصوت :
يسمى عدد الضغوط والتخلخلات التي ينتجها الجسم المهتز في كل ثانية تردد الموجات.
وكلما ازدادت سرعة اهتزاز الجسم ارتفعت قيمة تردده.
ويستخدم العلماء وحدة الهرتز لقياس التردد ويساوى الهرتز الواحد اهتزازه وواحدة كل ثانية .
الطول الموجي :
الطول الموجي هي المسافة بين اي نقطة على موجة والنقطة التي تقابلها في الموجة الثانية
يسمع معظم الناس الاصوات التي يتراوح ترددها بين 20 و 20.000 هرتزة ويستطيع الوطواط والكلب وأنواع أخرى من الحيوانات سماع أصوات ترددات اعلى بكثير من 20.000 هرتز .
والاصوات المختلفة لها ايضا ترددات مختلفة على سبيل المثال تردد صلصلة المفاتيح يتراوح بين 700 و 15.000 هرتز .
سرعة موجات الصوت :
حيث ان اهتزاز جزيئات الهواء يكون في نفس اتجاه الموجه ، لذلك فإن موجات الصوت يطلق عليها بالموجات الطولية .
وعند إلقاء حجر في الماء ينتج موجات وتتحرك جزيئات الماء الاعلى بينما تتحرك الموجة أفقيا في اتجاه سطح الماء.
وبمعنى آخر فإن الموجات التي تتحرك عموديا على اتجاه تذبذب الجزيئات تعرف بالموجة المستعرضة وموجات الماء هي مثال للموجات المستعرضة وكذلك موجات الضوء والراديو.
وينتقل الصوت خلال اي شيء وكل شئ فيما عدا الفراغ وهذا ببساطة يرجع إلى أن جزيئات المادة أيا كانت قادرة على امرار الاهتزازات عبرها ، وبعض المواد يمكنها نقل الموجات الصوتية بصورة أفضل من غيرها .
ولا تعتمد سرعة الصوت على ضغط الهواء فسرعة الصوت فوق قمة جبل حيث الضغط منخفض هي نفسها سرعة الصوت عند أسفل الجبل ( ضغط جوي معتاد ) وحيث أن سرعة موجات الضوء تبلغ 300.000كم/ث أي انها اكبر بكثير من سرعة
الصوت ، لذلك فالإنسان يمكنه أن يرى البرق وبعدها بلحظات يستطيع أن يسمع صوت الرعد .
الاصوات تحت الماء :
تزود السفن بأجهزة تمكنها من كشف أي جسم تحتها مثل الغواصة وكذلك يمكنها تحديد عمق هذه الغواصة وذلك بإرسال موجات ( نبضات ) صوتية داخل الماء فإذا ما صادفت هذه الموجات جسما فإنها تنعكس عند اصطدامها به
وبمعرفة الوقت الذي تستغرقه النبضة منذ خروجها من السفينة وحتى رجوعها اليها وبمعرفة سرعة الصوت في الماء ( حوالي 1500م/ث أي حوالي اربعة اضعاف سرعة الصوت في الماء ) يمكن تحتدي بعد الجسم الذي انعكست عنه
الموجات ( النبضات ) الصوتية ويطلق على هذه الاجهزة بأجهزة تحديد الابعاد بالصدى – جهاز السونار-
وتستخدم سفن صيد الاسماك هذه الاجهزة لتحديد تجمعات الاسماك وكميتها وعمقها حتى تسهل عملية الصيد .
خواص الصوت :
1- مقام الصوت :
يمكن تمييز صوت الأطفال عند لعبهم بواسطة من هم أكبر منهم سنا والذين يفترض أن أصواتهم ذات مقام صوت أعلى من الأطفال ويعتمد مقام الصوت على التردد .
اذا مقام النغمة المسموعة يعتمد على تذبذبها أو ترددها فمثلا نجد ان نغمة صوت ذو مقام عالٍ مثل الصادر عن صراخ الاطفال ذات تردد عالٍ .
ونجد ان الصفارة لها تردد يبلغ حوالي 1000هرتز/ث .
ونغمة صوت ذو مقام منخفض مثل ذلك الصوت الفظ ( الاجش ) لها تردد منخفض حوالي 100 ذبذبه / ث .
وقد خلق الله سبحانه وتعالى أذن الانسان بحيث يمكنها استقبال أصوات بترددات تصل الى 20000ذبذة /ث وما يزيد عن هذا لا يسمعه الانسان الا ان بعض الحيوانات مثل الكلاب والقطط لها اصوات بترددات تفوق هذا الرقم
الكبير .
2- ارتفاع الصوت وشدته :
اذا ما اردنا تعلية الصوت في جهاز الراديو فجأ نجد ان الجسميات الصغيرة والقريبة من الجهاز تبدأ في التطاير بتأثير علو الصوت ، وذلك لان الطاقة الصادرة من المستقبل والحال هكذا تكون عاليه عن ذي قبل فنقول
ان شدة الصوت أو ارتفاعه قد ازدادت وعلى ذلك فإن ارتفاع الصوت يعتمد على سعة الموجة
وعموما فإنه كلما زادت كتلة الهواء المهتز كلما كان الصوت أعلى واشد فنجد أن سماعة التليفون يمكننا ان نسمع بها بوضع اذا ما قربناها للآذان وذلك يرجع الى أن الجزء المعدني الدائري بداخل السماعة له مساحة
صغيرة مما يؤدى الى اهتزاز كمية الهواء الملاصقة لهه المساحة فيكون الصوت أشد كلما اقتربنا منها .
في حين ان سماعة الراديو او التليفزيون يمكننا ان نسمع منها صوتا أعلى واشد وذلك يرجع الى ان السماعة المخروطية الشكل لها مساحة سطح كبيرة نسبيا مما يؤدي الى اهتزاز كمية الهواء اكبر
الخاتمة :
الصوت
إن الصوت يحيط بنا طوال الوقت ، فقد نصحو في الصباح الباكر على جرس ساعة التنبيه أو على شقشقة العصافير ، وخلال اليوم نسمع الى كل انواع الاصوات مثل صلصة أواني المطبخ وازيز حركة المرور وأصوات الناس عندما
نتهيأ للنوم ليلا قد نسمع نقيق الضفادع أو حفيف الرياح .
أن كل صوت من هذه الاصوات تحدثه اهتزازت جسم ماء فعندما يعتز الجسم فإنه يجعل الهواء المحيط به يهتز تنتشر الاهتزازات في كل الاتجاه مبتعدة عن المصدر وعندما تدخل الاهتزازات آذاننا تنتقل الى الدماغ الذي
بترجمتها الى اصوات .
أتمنى ان أكون قد استطعت ان اسهب في الحديث عن موضوع الصوت ، كما اتمنى ان اكون قد وفقت فيه.
