بحث عن الموجات الصوتية

الموجات الصوتية

يعرّف الصوت بأنه موجة، وبشكل أكثر تحديدًا يعتبر الصوت موجة مكوّنة من مجموعة من الاهتزازات في الهواء، فعندما يصدر صوت ما تهتز جُزيئات الهواء التي تُرسل بدورها سلسلة من ردود الفعل عبر الهواء حتى تصل إلى طبلة الأُذن، وعندما تلتقط الأُذن الصوت يتم إرسال الإشارات إلى الدماغ حتى يتمكن الإنسان من تفسير ما يسمعه، فالموجات الصوتية عبارة عن اهتزازات في الهواء، وفي حالة عدم وجود هواء يعني عدم وجود اهتزازات وبالتالي عدم وجود موجات صوتية، وتنتقل الموجات الصوتية عبر أوساط مواد معينة، وتسمى هذه الأنواع من الموجات الاهتزازية بالموجات الطولية إذ يوجد في الواقع نوعين رئيسين من الأمواج هما الأمواج المستعرضة والطولية، وفي هذا المقال بحث عن الموجات الصوتية.^[١]

بحث عن الموجات الصوتية

في بداية البحث عن الموجات الصوتية لا بدّ من التطرق إلى تعريف الموجة، حيث تعرّف الموجة في الفيزياء بأنّها إضطراب ينتقل عبر وسط معين مثل الهواء أو الماء وهو أيضًا عبارة عن انتقال الطاقة من مكان إلى أخر، كما تحمل الموجات الصوتية كما يوحي اسمها شكلًا من أشكال الطاقة التي تتعرف عليها المعدات الحسية البيولوجية كضوضاء سواء كان ذلك صوتًا لطيفًا للموسيقى أو صوت عال وصاخب كصوت لآلة حفر الصخور.^[٢]

وتمتلك الموجات الصوتية العديد من الخصائص؛ إذ يجب أن يكون للموجات الصوتية وسط تستطيع أنّ تنتقل من خلاله فبعضها يكون ملائم أكثر من غيره، حيث يمكن أنّ تنتقل الموجات الصوتية عبر أيّ مادة ولكنها لا تنتقل في الفراغ ولهذا السبب لا يمكن سماع أيّ صوت في الفضاء الخارجي، وتبلغ سرعة الصوت في الهواء حوالي 330 م/ ث، كما يجب أن يكون لتلك الموجات الصوتية مصدر مثل النقر على أوتار الجيتار أو تصفيق اليدين معًا، إذ تنقل الطاقة من خلال التفاعل المباشر بين جسم وأخر مما يعني أنّها نوع من الموجة الميكانيكية.^[٢]

ولا يمكن تعريف الصوت بأنّه فقط الصوت الذي تسمعه الأذن؛ حيث يوجد أصوات لا يمكن أن تسمعها الأذن البشرية مثل صفارات الكلاب و أجهزة السونار، إذ يوجد نوعان من الموجات الصوتية والتي تختلف عن بعضها بالطريقة التي يتم بها انتشار الموجة وهما الموجات المستعرضة والموجات الطولية، حيث تتمثل الموجات المستعرضة في الموجة التي تتولد في حبل ممتد عندما يتم تلويح أحد أطراف الحبل ذهابًا وإيابًا، ويتم إنشاء مجموعة مهمة من الموجات المستعرضة من المصادر الكهرومغناطيسية مثل الضوء أو الراديو، إذ تتأرجح المجالات الكهربائية والمغناطيسية المُكوِنة للموجة بحيث تتأرجح عموديًا باتجاه انتشار الموجة^[٣].

أمّا في الموجات الطولية ينتقل الصوت من خلال الهواء أو أيّ وسط أخر كموجة طولية، حيث تحدث اهتزازات ميكانيكية تشّكل الموجة في نفس اتجاه انتشار الموجة، ويمكن أن تتكوّن الموجة الطولية في الملف الزنبركي عن طريق الضغط على العديد من اللفات معًا ليتكون الضغط المطلوب ثم إطلاقها، وتتكون الموجات الصوتية من التناوب بالتضاغطات والتخلخلات أو في مناطق الضغط العالي والمنخفض والتي تتحرك بسرعة معينة، وبعبارة أُخرى تتكون الموجات الصوتية من اختلاف دوري للضغط .^[٣]

كل ضغطة وتخلخل تشكل معًا دورة واحدة، كما يقاس تردد الصوت بالدورة لكل ثانية أو بالهيرتز وتكون السعة أكبر ما يمكن عندما يكون تركيز جزئيات الهواء متغيرًا عن الوضع الطبيعي، أما الطول الموجي للصوت هو المسافة التي تنتقل فيها الإضطرابات خلال دورة واحدة حيث يرتبط الطول الموجي بسرعة الصوت وتردده وهذا يعني أن الأصوات ذات التردد العالي لها أطوال موجية قصيرة وأن الأصوات ذات التردد المنخفض لها أطوال موجية طويلة^[٤].

ومن الجدير ذكره في البحث عن الموجات الصوتية أهم الخصائص التي تمييز بها الموجات الصوتية وهي كالآتي: حدة الصوت، عُلو الصوت وسرعة الصوت، إذ يعتمد اهتزاز الموجة على التردد، وبشكل عام تؤدي زيادة قيمة التردد إلى حدوث زيادة كبيرة في حدة الصوت، كما تقل القدرة على التميز بين صوتين لهما قيمتين متقاربتين من التردد في الجزئين العلوي والسفلي من نطاق الترددات المسموعة، ويكون الصوت ذا حدة أقل عندما يتحرك مصدر الصوت بعيدًا، وتعرف هذه الظاهرة باسم تأثير دوبلر وترجع إلى الطبيعة الموجية للصوت^[٤].

وفيما يخص عُلو الصوت فإنه كلما زادت شدة الصوت يؤدي ذلك إلى الإحساس بزيادة عُلو الصوت، لكن عُلو الصوت لا يزداد بالتناسب المباشر مع شدة الصوت، كما أنّه يتأثر أيضًا بالتردد؛ لأنّ الأُذن البشرية تكون حساسيتها أكبر لترددات معينة عن غيرها، حيث يشعر معظم الناس بعدم الراحة الجسدية والألم الفعلي عند شدة الصوت من 120 إلى 140 ديسيبل إذ يسمى هذا المستوى من الشدة باسم عتبة الألم ^[٤].

وتعتمد سرعة الصوت على مرونة وكثافة الوسط الذي ينتقل عبره الصوت، وبشكل عام ينتقل الصوت بالسوائل بشكل أسرع من انتقاله في الغازات وينتقل بأي وسط صلب بشكل أسرع من السوائل، وكلما زادت المرونة قلت الكثافة إذ ينتقل الصوت الأسرع في الوسط حسب العلاقة الرياضية الآتية: السرعة = المرونة / الكثافة.

المراجع[+]

1. ↑ "What are Sound Waves? - Definition, Types & Uses", study.com, Retrieved 14-07-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "How Do Sound Waves Travel?", sciencing.com, Retrieved 18-07-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "sound", www.britannica.com, Retrieved 18-07-2019. Edited.
4. ^ ^{أ ب ت ث} "Sound", science.howstuffworks.com, Retrieved 20-07-2019.Edited.