خصائص الصوت والكشف عنه

خصائص الصوت والكشف عنه الصوت من أهم الظواهر الفيزيائية التي تقابلنا في حياتنا اليومية ودائمًا ما يشغل بالنا كيفية خروج الصوت وكيف يحدث هذا التردد، فيدور حول الصوت العديد من الألغاز.

فهو يقابلنا كل يوم في حياتنا دون أن نحاول أن نفكر في خصائصه وكيفية سريانه، لذلك كان علينا أن نتناول موضوع الصوت وخصائصه بالتفصيل من خلال هذا المقال. 

ما هو الصوت؟

• يعرف الصوت بأنه موجات كهرومغناطيسية ذات ضغط لا يمكن أن تنتقل في الفراغ أي تنقل من خلال وسط ناقل، وتنشأ هذه الموجات بسبب اهتزاز الأجسام. 
• عند اهتزاز الجسم فهو يقوم بإنشاء حركة للهواء (وسط ناقل) الذي يحيط به، ليقوم بإنشاء موجات كأمواج البحر، وهذا الذي يؤدي إلى إنشاء الصوت.
• ويمكن تعريف الصوت تعريف آخر، هو أن الصوت ينشأ بسبب طاقة تكونت من تحريك جزيئات المادة و هذه الطاقة تنتقل بعيداً عن مركز الحدث. 

خصائص الصوت 

الصوت ظاهرة فيزيائية لذلك هو يحتوي على الكثير من الخصائص الفيزيائية منها:

• التردد : التردد من خصائص الصوت و هو عدد حركات الموجات التي ينشئها الصوت خلال الثانية.
  • ذلك بمعنى وجود علاقة طردية التردد و سرعة حركة جزيئات المادة. 
• أي أن كلما زاد التردد زادت سرعة حركة جزيئات المادة، وحدة قياس التردد هي الهرتز أو الكيلو هرتز.
• ارتفاع الموجة : ارتفاع الموجة مرتبط بمقدار سماع الصوت و أرتفاع الصوت، عند إصدار حركة قوية من مصدر الصوت.
  • فإن الموجة تصل إلى أعلى قيمة فإن الصوت يكون مرتفع و يمكن سماعه بشكل جيد. 
• وإذا تحرك الجسم حركة ضعيفة فإنه الموجة تكون أقل قيمة و الصوت يكون منخفض أو منعدم.

الطول الموجي

•  الطول مرتبط بالتردد و سرعة الصوت كلاهما، الطول الموجي هو المسافة التي يخترقها الصوت خلال الدورة الواحدة. 
• ويتم حسابها بالرياضيات من خلال خارج قسمة سرعة الصوت على التردد، و من خلال حسابها رياضياً ينتج أن التردد يتناسب عكسياً مع الطول الموجي، أي أن كلما زاد التردد قل الطول الموجي.
• سرعة الصوت : سرعة الصوت مرتبطة بمدى كثافة و مرونة الوسط الذي ينتقل فيه الصوت.
  • عند نقصان كثافة الوسط زادت سرعة الصوت، وعند زيادة مرونة الوسط تزداد سرعة الصوت. 
• الصوت ينتقل بسرعة أكبر في الأجسام الصلبة أكثر من السوائل، وينتقل الصوت بسرعة أكبر في السوائل أكثر من الغازات.
  • بالإضافة إلى أن سرعة الصوت تتغير بتغير درجة حرارة الوسط الذي ينتقل فيه الصوت. 
• فكلما زادت درجة الحرارة زادت سرعة الصوت ذلك بسبب أن درجة الحرارة تؤثر كثافة المادة خاصةً المواد ذات الصفة الغازية و السائلة.
• الكثافة : يقصد بالكثافة قدرة سماع الصوت بالأذن البشرية، ترتبط كثافة الصوت بالمسافة و يوجد علاقة عكسية بينهم.
  • فكلما زادت المسافة قلت كثافة الصوت، يقاس بوحدة الديسيبل.
• الحجم : حجم الصوت يتأثر بكثافة الصوت، و يجد بين الحجم و الكثافة علاقة طردية.
  • كلما زادت الكثافة زاد حجم الصوت، و ذلك يرجع إلى أن الأذن البشرية حساسة حساسة جداً لبعض الترددات.
  • تعتبر أصغر كثافة للصوت هي صفر ديسيبل و يمكن سماع الصوت ذو هذه الكثافة بالأذن البشرية.
  • وهذه الكثافة بين التردد من 2000 إلى 5000 هرتز من خلال ذلك ينتج أن الأصوات الأقل.
  • أو الأكبر من هذه الترددات ستؤدي إلى التغير في كثافة الصوت وهذا الصوت سيكون مسموع أو عالي جداً يسبب ضرراً للأذن.
• الزمن : الزمن هو الوقت الذي تستمر فيه الموجات الصوتية في الإنتشار.
  • يوجد بين الزمن والصوت علاقة طردية كلما زاد الزمن ارتفع الصوت .

سعة الموجة الصوتية

•  تمثل سعة الموجة الصوتية قوة الإشارة الحادثة من الجسم الذي يصدر الصوت.
  • يوجد علاقة طردية بين الصوت وسعة الموجة الصوتية ، فكلما زادت سعة الموجة الصوتية ارتفع الصوت .
• إنعكاس الصوت : انعكاس الصوت هو ارتداد الموجات الصوتية لنفس مصدرها مرة أخرى عندما سطح أو جسم عاكس للصوت.
  • وهذه الظاهرة تحدث في حياتنا اليومية عند إصدار صوت ما في غرفة فارغة.
  • ونسمع الصوت مرة أخرى هذا ما يسمى إنعكاس الصوت و نطلق عليه ( صدى الصوت ).

تأثير حركة الوسط المادي على خصائص الصوت 

• إذا كان الوسط المادي الذي تنتقل فيه الموجات الصوتية في حالة حركة فإن الحركة تستطيع أن تقلل أو تزيد من سرعة الصوت ذلك تبعاً لاتجاه حركة الوسط المادي. 
•  فعلى سبيل المثال تزداد سرعة الموجة الصوتية إذا تحركت الموجة الصوتية في نفس اتجاه حركة الوسط المادي.
  • لكن إذا كانت الموجات الصوتية تتحرك عكس اتجاه حركة الوسط المادي فإنه الصوت سنخفض.

مصادر الصوت 

ينشأ الصوت بسبب مصادر كثيرة، و منها :-

• ينشأ الصوت عند حدوث اهتزاز الأجسام الصلبة .
• عند حدوث ضغط أو التوسع السريع، وذلك مثل الإنفجارات.
• خروج الهواء بقوة حول المواد التي تصدر ترددات، وثم تكون موجات صوتية مثل الناي  أو الفلوت أو صوت الصفارة.

انتقال الصوت

الصوت ينتقل عن طريق الموجات الصوتية التي تنتشر في الفراغ، وذلك يتم بوجود طاقة لتنقل الصوت حتى تساعد على انتشار الصوت، هناك نوعان من الموجات الصوتية هما :-

• الموجات الطولية : عبارة عن اهتزاز جزيئات المادة في نفس الاتجاه التي تنقل فيها الطاقة، و ينتقل الصوت في  نفس اتجاه حركة الجسم، و تعتبر الموجات الطولية من أبسط الموجات، و تحدث في السوائل و الغازات.
• الموجات العرضية : هذه الموجات تنشر الصوت في الأوساط الصلبة، الموجات العرضية اتجاه عمودي على اتجاه انتشار الصوت. 

الكشف عن الصوت 

• الموجات الصوتية تنشأ بسبب وجود طاقة حركة جسم ما، هذه الموجات تقوم بالانتشار حتى تصل إلى أذن الإنسان.
• و الأذن تقوم بالتقاط الأمواج الصوتية، ثم تصل الأمواج إلى طبلة الأذن، ومن ثم تصل إلى الأذن الوسطى.
• ثم تصل إلى الأذن الداخلية التي تحتوي على القوقعة، التي يوجد بها كثير من الشعيرات الصغيرة تهتز متأثراً بالموجات الصوتية.
• ثم تقوم بتوليد إشارات كهربائية يتم نقلها إلى المخ الذي يميزها و يترجمها على أنها صوت .

 الموجات الصوتية 

هناك ثلاث أنواع من الموجات الصوتية (موجات مسموعة – موجات تحت السمعية – موجات فوق السمعية) :

• موجات مسموعة : تلك الموجات ذات التردد الذي يمكن سمعة بواسطة الأذن البشرية.
  • ويصدر من خلال الآلات الموسيقية و مكبرات الصوت.
  • والأصوات التي تصدر من فم الإنسان و الأصوات التي نسمعها في حياتنا اليومية.
• موجات تحت السمعية : هي الموجات ذو الترددات التي لا تكون أقل من التردد الذي تسمعه الأذن البشرية.
  • والأذن البشرية لا تستطيع تمييز أو سماع ذلك الصوت، هذه الموجات يصدرها الفيل للتواصل مع باقي القطيع.
• موجات فوق السمعية : هذه الموجات ذات تردد أعلى من تردد الصوت الذي تسمعه الأذن البشرية.
  • هذه الموجات يصدرها بعد الأشخاص ليجدوا كلابهم عن طريق الصفارة الصامتة.
  • ويمكن استخدام الموجات فوق السمعية في التصوير الطبي.

 وفي النهاية، فإن الصوت له العديد من الخصائص والتي كانت محط للدراسة والبحث، وقد عرضنا من خلال هذا المقال خصائص الصوت بكافة تفاصيلها، وأخيراً فإنا قد عرضنا في هذا الموضوع كل ما يخص الصوت وخصائصه في بحث مفصل لذلك.