خصائص الصوت والتعرف على الصوت يعد الصوت من أهم الظواهر الفيزيائية التي نواجهها في حياتنا اليومية، وعقولنا دائمًا ما تهتم بكيفية خروج الصوت وكيف يحدث هذا التردد، والعديد من الألغاز المحيطة بالصوت.
تلتقي بنا كل يوم في حياتنا دون محاولة التفكير في خصائصها وكيف يمكن استخدامها، لذلك علينا التعامل مع موضوع الصوت وخصائصه بالتفصيل من خلال هذا المقال.
ما هو الصوت؟
- يُعرَّف الصوت بأنه موجات كهرومغناطيسية ذات ضغط لا يمكن أن ينتقل في الفراغ، أي عبر وسيط ناقل، وتنشأ هذه الموجات بسبب اهتزاز الأجسام.
- عندما يهتز الجسم، فإنه يخلق حركة من الهواء (ناقل متوسط) الذي يحيط به، لتكوين موجات مثل أمواج البحر، وهذا يؤدي إلى خلق الصوت.
- يمكن تفسير الصوت بمعنى آخر وهو أن الصوت ينشأ بسبب الطاقة التي تتشكل من حركة جسيمات المادة وتنتقل هذه الطاقة بعيدًا عن مركز الحدث.
خصائص الصوت
الصوت ظاهرة فيزيائية، لذلك له العديد من الخصائص الفيزيائية منها:
- التردد: التردد هو سمة من سمات الصوت، وهو عدد الحركات الموجية التي يصدرها الصوت في ثانية واحدة.
- هذا يعني أن هناك علاقة مباشرة بين التردد وسرعة حركة جسيمات المادة.
- بمعنى آخر، كلما زاد التردد زادت سرعة حركة جسيمات المادة، ووحدة قياس التردد هي هرتز أو كيلوهرتز.
- طول الموجة: يرتبط طول الموجة بحجم الصوت وشدة الصوت، عندما تنبعث الطاقة من مصدر الصوت.
- عندما تصل الموجة إلى القيمة القصوى، يكون الصوت مرتفعًا ومسموعًا جيدًا.
- عندما يتحرك الجسم بشكل ضعيف، تكون قيمة الموجة صغيرة ويكون الصوت منخفضًا أو غائبًا.
طول الموجة
- الارتفاع مرتبط بحجم الصوت وسرعته. الطول الموجي هو المسافة التي يقطعها الصوت في دورة واحدة.
- يتم حسابه رياضيًا بقسمة سرعة الصوت على التردد، وحسابه رياضيًا ينتج أن التردد يتناسب عكسياً مع الطول الموجي، أي أنه كلما زاد التردد، انخفض الطول الموجي.
- سرعة الصوت: ترتبط سرعة الصوت بكثافة ومرونة الوسط الذي ينتقل من خلاله الصوت.
- إذا انخفضت كثافة الوسط، تزداد سرعة الصوت، وإذا زادت مرونة الوسط تزداد سرعة الصوت.
- ينتقل الصوت في المواد الصلبة بشكل أسرع من السوائل، وينتقل الصوت في السوائل أسرع من الغازات.
- بالإضافة إلى ذلك، تتغير سرعة الصوت مع تغير درجة حرارة الوسط الذي ينتقل الصوت من خلاله.
- فكلما ارتفعت درجة الحرارة، كان الصوت أسرع، لأن درجة الحرارة تؤثر على كثافة المادة، وخاصة الغاز والمادة السائلة.
- الكثافة: تعني القدرة على سماع صوت أذن الإنسان، وترتبط شدة الصوت بالمسافة وهناك علاقة عكسية بينهما.
- كلما زادت المسافة، انخفضت شدة الصوت، مقاسة بالديسيبل.
- الحجم: يتأثر حجم الصوت بكثافة الصوت، ووجد علاقة مباشرة بين الحجم والكثافة.
- كلما زادت الكثافة، زاد الحجم، لأن الأذن البشرية حساسة للغاية لترددات معينة.
- أقل شدة للصوت هي صفر ديسيبل، ويمكن سماع الصوت بهذه الشدة بواسطة الأذن البشرية.
- وهذه الشدة بين التردد من 2000 إلى 5000 هرتز من خلاله تنتج أقل صوت.
- أو تؤدي زيادة هذه الترددات إلى تغير في شدة الصوت ويكون هذا الصوت مسموعًا أو مرتفعًا بدرجة كافية لإلحاق الضرر بالأذن.
- الوقت: الوقت هو الوقت الذي تستمر فيه الموجات الصوتية في الانتشار.
- هناك علاقة مباشرة بين الوقت والصوت، فكلما زاد الوقت زاد الصوت.
سعة الموجات الصوتية
- يمثل اتساع الموجة الصوتية قوة الإشارة الواردة من الجسم الذي يصدر الصوت.
- هناك علاقة مباشرة بين الصوت وسعة الموجة الصوتية، فكلما زاد اتساع الموجة الصوتية، زاد الصوت.
- انعكاس الصوت: انعكاس الصوت هو ارتداد الموجات الصوتية من نفس المصدر مرة أخرى 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 (الصدى).
تأثير حركة وسط المادة على الخواص الصوتية
- إذا كان الوسط المادي الذي تنتقل من خلاله الموجات الصوتية في حالة حركة، فيمكن للحركة أن تقلل أو تزيد من سرعة الصوت، اعتمادًا على اتجاه حركة وسط المادة.
- على سبيل المثال، تزداد سرعة الموجة الصوتية عندما تتحرك الموجة الصوتية في نفس اتجاه وسط المادة.
- ولكن إذا تحركت الموجات الصوتية عكس اتجاه حركة وسط المادة، فإن الصوت يخفف.
مصدر الصوت
يأتي الصوت من عدة مصادر منها:
- يصدر الصوت عندما تهتز الأجسام الصلبة.
- عند حدوث ضغط أو تمدد سريع مثل الانفجارات.
- يتم إجبار الهواء على الخروج حول المواد التي تصدر ترددات، ثم موجات صوتية مثل صوت الفلوت أو الفلوت أو صوت الصفير.
نقل الصوت
ينتقل الصوت من خلال الموجات الصوتية التي تنتشر في الفراغ، ويتم ذلك بوجود طاقة في انتقال الصوت تساعد على انتشار الصوت، وهناك نوعان من الموجات الصوتية:
- الموجات الطولية: تهتز جزيئات المادة في نفس الاتجاه الذي تنقل فيه الطاقة، وينتقل الصوت في نفس اتجاه حركة الجسم، وتعتبر الموجات الطولية من أبسط الموجات، وتحدث في السوائل والغازات.
- الموجات المستعرضة: تنشر هذه الموجات الصوت في وسط صلب.
كشف الصوت
- تنشأ الموجات الصوتية بسبب وجود الطاقة الحركية في جسم ما، وتنتشر هذه الموجات حتى تصل إلى الأذن البشرية.
- وتلتقط الأذن الموجات الصوتية، ثم تصل الموجات إلى طبلة الأذن، ثم تصل إلى الأذن الوسطى.
- ثم يصل إلى الأذن الداخلية التي تتكون من القوقعة، حيث يوجد العديد من الشعيرات الصغيرة التي تهتز تحت تأثير الموجات الصوتية.
- ثم يقوم بإنتاج إشارات كهربائية تنتقل إلى الدماغ الذي يتعرف عليها ويفسرها على أنها أصوات.
موجات صوتيه
هناك ثلاثة أنواع من الموجات الصوتية (الموجات الصوتية – الموجات فوق الصوتية – الموجات فوق الصوتية):
- الموجات المسموعة: تلك الموجات ذات التردد المسموع للأذن البشرية.
- وتصدر من خلال الآلات الموسيقية ومكبرات الصوت.
- والأصوات التي تأتي من فم الإنسان والأصوات التي نسمعها في حياتنا اليومية.
- الموجات تحت الصوتية: موجات ذات ترددات لا تقل عن التردد الذي يمكن أن تسمعه الأذن البشرية.
- والأذن البشرية لا تستطيع التعرف على هذا الصوت أو سماعه، هذه الموجات تنبعث من الفيل للتواصل مع القطعان الأخرى.
- الموجات فوق الصوتية: هذه الموجات لها تردد أعلى من تردد الصوت الذي يمكن أن تسمعه الأذن البشرية.
- تنبعث هذه الموجات من قبل بعض الناس ليجدوا كلابهم بواسطة صافرة صامتة.
- يمكن استخدام الموجات فوق الصوتية في التصوير الطبي.
أخيرًا، يتمتع الصوت بالعديد من الخصائص التي أصبحت محور الدراسة والبحث، ونعرض من خلال هذا المقال خصائص الصوت بكل تفاصيله، وأخيراً نقدم في هذا الموضوع كل ما يتعلق بالصوت وخصائصه في بحث مفصل لذلك.