الصوت ، سرعة الصوت ، خصائصه ، الموجات فوت وتحت السمعية
الصوت ، سرعة الصوت ، خصائصه ، الموجات فوت وتحت السمعية ...
الصوت هو عبارة عن اهتزاز ميكانيكي للوسط المادي ،
الصوت ليس موجة بل الموجة هي إحدى الإشكال (نماذج الانتشار) التي يبرز ويتميز بها الصوت وكمثال على نماذج أخرى: التيارات الصوتية والتدفق الصوتي، وباستطاعة الكائن الحي تحسسه عن طريق عضو خاص يسمى الأذن. من منظور علم الأحياء فالصوت هو إشارة تحتوي على نغمة أو عدة نغمات تصدر من الكائن الحي الذي يملك العضو الباعث للصوت، تستعمل كوسيلة اتصال بينه وبين كائن آخر من جنسه أو من جنس آخر، يعبر من خلالها عما يريد قوله أو فعله بوعي أو بغير وعي مسبق، ويسمى الأحساس الذي تسببه تلك الذبذبات بحاسة السمع.
سرعة الصوت في أوساط مختلفة :
تختلف سرعة الصوت من وسط إلى آخر وتقدر سرعة الصوت في وسط هوائي عادي ب 343 متر في الثانية أو 1224 كيلومتر في الساعة. حيث تختلف سرعة الصوت باختلاف عامل الصلابة وكثافة المادة التي يتحرك فيها الصوت.هنالك عوامل أخرى تؤثر على انتشار الصوت وسرعته كطبيعة المادة ( اللزوجة، تأثرها بالمجال المغناطيسي )
موجات طولية وموجات مستعرضة
انتشار الموجة الصوتية :
ينتشر الصوت في الغازات والبلازما وفي السوائل على هيئة موجات طولية، وتسمى عند الفيزيائيين موجات تضاغطية. أما في المواد الصلبة فينتشر الصوت فيها كموجات طولية وأيضا موجات مستعرضة . تنتشر الموجات الطولية على هيئة تضاغطات و تخلخلات . أما الموجات العرضية في المواد الصلبة فهي موجات متتابعة من إجهاد جزئي عرضي، يكون عموديا على اتجاه انتشار الصوت.
وفي موجات الصوت تنزاح جزيئات الوسط دوريا و تهتز، ولكنها لا تنتقل مع الصوت. وتنتقل الطاقة المحمولة مع الصوت كطاقة حركة لاهتزازات الوسط.
التعريف الفيزيائي للصوت :
من وجهة نظر الفيزياء فالصوت هو موجة. وتكون الموجة في السوائل والغازات والهواء موجة طوليةأما في المواد الصلبة فينتشر الصوت في موجات عرضية. وتحرك الموجات جزيئات الوسط (غالبا الهواء) حول حالة وسطية وتنتشر بسرعة خاصة، ويرمز لسرعة الصوت c.وتنقل الموجات طاقة صوتية
. هنالك فرق جوهري بين الموجات الصوتية الكهرومغناطيسية المسموعة من مكبر الصوت وبين الصوت المسموع من فم المتكلم ، وهذا الفارق هو : أن الموجة الصوتية الكهرومغناطيسية سرعتها تساوي سرعة الضوء ، بينما الموجة الصوتية المسموعة من فم المتكلم تكون سرعتها هي سرعة الصوت (في الهواء 343 متر في الثانية )
وتعتمد سرعة الصوت على الوسط الذي ينقلها. وتبلغ سرعة الصوت في الهواء 343 متر في الثانية عند درجة حرارة 20 درجة مئوية و1407 متر /ثانية في الماء عند درجة الصفر المئوي.
وفي العادة تكون اختلافات في الضغط أو في الكثافة سببا في تغير سرعتها. ويتضح هذا عندما نتصور مستوي لضغط الصوت يقدر ب 130 dB ديسيبل. وهذا الضغط يسبب تألم لأذن الإنسان ، ويمثل به الضغط الجوي العادي: يبلغ الضغط الجوي للهواء الساكن 101325 باسكال، في حين أن مستوي ضغط صوت قدره 130 dB له قيمة فعلية لضغط الصوت p تبلغ 63 باسكال فقط.
خصائص الموجات الصوتية المختلفة :
يعد الصوت من الظواهر الهامة التي يستعملها الإنسان والحيوان للتخطيط والتفاهم عن طريق حاسة السمع (الاذن) و التي يتم بواسطتها تحويل الصوت من موجات صوتية إلى إشارات كهربائية عن طريق الاذن والتي تنقلها إلى المخ عبر العصب السمعي والتي تتحول إلى معلومات مفهومة وتشمل هذه الظواهر جميع الأصوات على اختلاف مصادرها ووسائلها.مثلا سماع الأصوات من الآلات الموسيقية وتعدد وسائل الاتصالات المسموعة التي تعتمد على تحويل الطاقة من صورة إلى أخرى وتطور الأجهزة الصوتية التي تأخذ أشكالا متعددة في تطبيقاتها الحديثة في مجالات الطب والصناعة والزراعة وغيرها تجعل العلماء والمهتمين بهذا المجال يكثفون الجهد لفهم الظواهر الموجية من حيث مصادرها وكيفية حدوثها وطرق انتشارها والعوامل التي تتحكم فيها ومدى الاستفادة منها.
إذا نظرنا بعناية إلى الطرق التي يحدث بها الصوت نجد أنه لابد من بذل شغل في كل حالة.الموسيقى يبذل شغلا لتحريك أوتار الآلة الموسيقية كما أن الصوت الناتج عندما تصفق يديك بهدف تشجيع فريقا رياضيا مثلا يأتي من بذل شغل وهذا الشغل المبذول بواسطة يديك يسبب اضطرابا في الهواء المحيط فيتحول الهواء إلى طاقة صوتية تتشكل على شكل موجات منتظمة ، وعليه فإن الصوت يعتبر صورة من صور الطاقة إذا استقبلتها الأذن يحدث الإحساس بالسمع.
وتعتبر دراسة "الصوت" من المواضيع المهمة حيث تستخدم هذه الدراسات في أبحاث الطيران والفضاء والطاقة المتجددة والطاقة النووية والأبحاث الطبية وغيرها .
ويمكن توليد الصوت بوسائل ميكانيكية أو حرارية مختلفة. وتستخدم الوسائل الحرارية في بناء المبردات الصوتية الحرارية وكذلك في عمليات الكشف عن الماء الموجود في النفط
يمكن تصنيف الموجات الصوتية إلى عدة أصناف :
1ـ تصنف الموجات الصوتية طبقا لتردداتها كما يلي:
الموجات المسموعة من قبل الإنسان :
هي تلك الموجات التي تقع تردداتها ما بين 20 هرتز و20.000 هرتز، وتمثل الصوت المسموع بواسطة الأذن البشرية العادية. حيث أن الحد الأدنى لتردد الصوت التي تحس بها الأذن البشرية الطبيعية هو 20 هيرتز تقريبا بينما الحد الأعلى هو 20 الف هرتز، وينخفض هذا المدى عند كبار السن إلى حوالي 12.000 هرتز. وأقصى درجات الإحساس بالصوت لأذن بشرية عادية يقع في المدى بين 5000 هيرتز و8000 هيرتز والذي يشمل ذبذبات الحروف الهجائية. وكما هو معروف يمكن إحداث الموجات السمعية عن طريق الحبال الصوتية في الإنسان والآلات الموسيقية سواء الوترية أو النحاسية أو الأنبوبية وغيرها من الآلات الأخرى.
الموجات فوق السمعية
هي الموجات التي تزيد تردداتها على 20 ألف هيرتز وهذه الموجات تقع خارج نطاق حاسة الأذن البشرية. وهذا النوع من الموجات ما زال موضع بحث واهتمام مكثف نظرا للتطبيقات المهمة التي تمس مجالات عديدة في الصناعة والطب وغيرهما. وقد أصبح بالإمكان إنتاج موجات فوق صوتية تزيد تردداتها على 1000000 هيرتز ولا تختلف هذه الموجات من حيث الخواص عن الموجات الصوتية الأخرى إلا أنه نظراً لقصر طول موجاتها فإنه بالإمكان تنتقل على هيئة أشعة دقيقة عالية الطاقة.
الموجات دون السمعية ( تحت السمعية )
هي الموجات الصوتية التي يقل ترددها عن 20 هرتز ولا تستطيع الأذن البشرية الإحساس بها واهم مصدر لها هو الحركة الاهتزازية و الانزلاقية لطبقات القشرة الأرضية التي ينتج عنها الزلازل والبراكين وعليه إنها مهمة جدا في رصد الزلازل وتتبع نشاط البراكين. وتستطيع بعض الحيونات الإحساس بالزلازل قبل حدوثها . لكون هذه الحيوانات قادرة على سماع تلك الموجات .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
شارك زملاءك من الزر أدناه لتصلكم مواضيعنا القادمة بإذن الله تعالى