اقرأ في هذا المقال
ما هو الصوت – Sound؟
الصوت عبارة عن موجة، ولكن هناك الكثير من الأشياء أيضًا، وبشكل أكثر تحديدًا، الصوت عبارة عن موجة مكونة من اهتزازات في الهواء، عندما يصدر شيء ما صوتًا، فإنّه يهتز جزيئات الهواء، ممّا يرسل تفاعلًا متسلسلًا عبر الهواء حتى يصل إلى طبلة الأذن، عندما تلتقط آذاننا هذا الصوت، يتم إرسال الإشارات إلى عقولنا حتى نتمكن من تفسير ما نسمعه، وبناءً على هذا التعريف الفيزيائي، فإنّ الشجرة التي تسقط في الغابة على سبيل المثال، تُصدر صوتًا سواء كان هناك شخص ما لسماعها أم لا!
ما هي الموجات الصوتية؟
الظاهرة الفيزيائية للصوت هي اضطراب في المادة ينتقل من مصدره إلى الخارج، السمع هو إدراك الصوت، تمامًا كما أنّ الرؤية هي إدراك الضوء المرئي، على المستوى الذري، الصوت هو اضطراب في الذرات يكون مرتبًا أكثر بكثير من حركاتها الحرارية، في كثير من الحالات، يكون الصوت عبارة عن موجة دورية، وتخضع الذرات لحركة توافقية بسيطة، وبالتالي، يمكن للموجات الصوتية أن تحفز التذبذبات وتأثيرات الرنين.
مثال على الموجات الصوتية:
لنفترض وجود كأس ماء، وهناك موجات على سطح كأس العصير، مدفوعة بموجات صوتية من مكبر صوت موجود بجانبه، عندما يقترب تردد الموجة الصوتية من تردد الرنين لكأس العصير، يزداد اتساع وتواتر الموجات على كأس العصير، عندما يتم الوصول إلى تردد الطنين، يتحطم الزجاج.
ينتج مكبر الصوت موجة صوتية عن طريق اهتزاز مخروط، ممّا يتسبب في اهتزازات جزيئات الهواء، على سبيل المثال، يهتز مكبر الصوت بتردد وسعة ثابتين، ممّا ينتج عنه اهتزازات في جزيئات الهواء المحيطة، عندما يتأرجح مكبر الصوت ذهابًا وإيابًا، فإنّه ينقل الطاقة إلى الهواء، في الغالب كطاقة حرارية.
لكن جزءًا صغيرًا من طاقة السماعة يذهب إلى ضغط وتوسيع الهواء المحيط، ممّا يخلق ضغوطًا محلية أعلى وأقل قليلاً، هذه الانضغاطات، “مناطق الضغط العالي”، والخلخلة، “مناطق الضغط المنخفض”، تتحرك للخارج كموجات ضغط طولية لها نفس تردد السمّاعة، إنّها الاضطراب الذي يمثل موجة صوتية.
“الموجات الصوتية في الهواء ومعظم السوائل طولية، لأنّ السوائل ليس لها قوة قص تقريبًا، في المواد الصلبة، يمكن أن تكون الموجات الصوتية عرضية وطولية”.
الأوساط وأنواع الموجات:
في الفضاء، لا يمكن لأحد أن يسمع صراخك! وبقدر ما قد يكون هذا البيان مخيفًا، فلا ينبغي أن يكون ذلك مفاجئًا تمامًا، إذا كانت الموجات الصوتية عبارة عن اهتزازات في الهواء، فعندما لا يوجد الهواء، بالتالي وداعًا للاهتزازات! تحتاج الموجات الصوتية إلى وسط “أو مادة”، لتنتقل عبرها، هذه الأنواع من الموجات الاهتزازية لها اسم آخر: “الموجات الطولية” في الواقع، هناك نوعان رئيسيان من الموجات: عرضية (transverse)، وطولية (longitudinal).
الموجات الطولية هي المكان الذي يتحرك فيه الاهتزاز بالتوازي مع الاتجاه الذي تسير فيه الموجة، يمكن أن تساعدنا الحركة الهادئة الانسيابية (Slinky) في فهم هذا، لأنّه يمكن إنشاء موجة طولية عن طريق دفع حركة بطيئة على طولها، وإرسال نبضة عبرها، من ناحية أخرى، فإنّ الموجات المستعرضة هي المكان الذي يكون فيه الاهتزاز عند (90) درجة لحركة الموجات، هذه المرة علينا التحريك بهدوء جنبًا إلى جنب، موجات الضوء وتموجات الماء عرضية، لكن الموجات الصوتية طولية.
ميزات الموجات الصوتية:
يحب العلماء تسمية الأشياء، لا يكفي تسمية الموجة نفسها، نحتاج أيضًا إلى تسمية بعض ميزات الموجة، اثنان من هذه تسمّى عمليات الضغط (compressions) والخلخلة (rarefactions)، الضغط هو جزء عالي الكثافة من الموجة، “الجزء الذي يتم فيه ضغط الجزء الصغير”، إنها ذروة الموجة، الخلخلة هي جزء منخفض الكثافة من الموجة، “الجزء الذي تنتشر فيه الموجة إلى أقصى حد”، هذا هو قاع الموجة.
يمكننا أيضًا استخدام الرسم البياني لقياس ما يسمّى بالطول الموجي للموجة، وهي المسافة بين جزأين متطابقين، من ضغط ” الذروة” إلى الضغط التالي، أو من خلخلة “قاع”، إلى الخلخلة التالية، الطول الموجي هو طول موجة كاملة بالأمتار، أخيرًا وليس آخرًا، التردد (frequency).
تردد الموجة الصوتية هو رقم يخبرك بعدد الموجات التي تمر في كل ثانية، يتم قياس التردد “هرتز” (Hertz) ورمزه (Hz)، على سبيل المثال، (60) هرتز، تردد معظم أجهزة التلفاز، هو (60) موجة في الثانية، أو في حالة التلفاز، هذا يعني أنّ الصورة تتجدد (60) مرة في الثانية، الصوت عالي التردد هو نغمة عالية، مثل نغمة عالية على البيانو، صوت التردد المنخفض هو طبقة صوت منخفضة، مثل صوت البوق.
هل شدة الصوت وتردده متماثلان؟
الجواب على هذا السؤال هو بوضوح لا، قد تشك في أنّه كلما زاد التردد، زاد ارتفاع صوتنا، لكن التردد لا يخبرنا عن مدى ارتفاع الصوت، الشدة أو الصوت العالي المزعج، هي مقدار طاقة الاهتزاز وتُقاس بالديسيبل (dB)، إذا كان الصوت مرتفعًا، يكون له شدة عالية.
ما هي عتبة السمع؟
يجب أن يكون الشباب الأصحاء قادرين على سماع ترددات في أي مكان بين (20) و(20.000) هرتز، أهم ترددات الكلام واللغة ما بين (250) و(8000) هرتز، ما نسميه “حد السمع” هو أقل شدة حيث يبدأ الشخص في سماع الصوت، عادةً، تتراوح عتبة “الجهارة” هذه بين (0) ديسيبل و (20) ديسيبل، لكن حد السمع للترددات الصوتية يختلف من فرد لآخر، هذا يفسر سبب سماعك ضجيجًا من موقع بناء قريب أو من الجيران في الشارع، لكن صديقك لا يفعل ذلك.
