التعليموظائف و تعليم
بحث عن الصوت في الفيزياء
هذا بحث حول الصوت في الفيزياء. تتنوع العلوم التي تدرس كل عناصر البيئة، ويعتبر علم الفيزياء واحدًا من هذه العلوم، الذي يختص بدراسة تركيب المادة والتفاعلات بين عناصرها. ويطلق على الفيزياء أيضًا علم الحركة والطاقة، ويدرس هذا العلم الأجسام التي تتعرض لقوة ما، بالإضافة إلى دراسة الطبيعة وقوى الجاذبية والقوى النووية وغيرها، لتحقيق فهم أفضل لتلك الظواهر ووضع القوانين والنظريات لها. ومن بين الظواهر التي درسها علم الفيزياء هو الصوت، وفي هذا المقال سيتم شرح تعريف الصوت وخصائصه، وذلك من خلال سطور هذا المقال على موسوعة.
بحث عن الصوت في الفيزياء
- يعرف علم الفيزياء الصوت بأنه تردد آلي أو موجة ميكانيكية طولية تنتقل من خلال الوسط المادي.
- تصف الموجات الصوتية الميكانيكية بأنها طولية إذا كانت اتجاه انتشارها واتجاه اهتزازها واحد.
- إذا انتشرت تلك الموجات عاموديًا على اتجاه الاهتزاز، فإنها تُسمى موجات مستعرضة.
- يُعرف الصوت بأنه كل ما ينتج من الاهتزازات في الوسط المادي التي تصل إلى أذن الإنسان ويتم استشعارها بواسطة السمع.
- يتم إنشاء الصوت بشكل عام بواسطة جزيئات المادة الموجودة في الوسط، وعندما تتصادم هذه الجزيئات مع بعضها البعض، يتم امتصاص الطاقة من المصدر وتصبح الجزيئات قابلة للحركة والانتقال، ويحدث تصادم بينها وبين جزيئة أخرى وهكذا، وبذلك تتحول تلك الموجات إلى موجات صوتية.
- تؤثر الحركة المادية للوسط الذي ينتقل فيه الصوت على سرعة الموجات الصوتية وفقًا لاتجاه الحركة.
- تتأثر سرعة موجة الصوت باتجاه الرياح، فعلى سبيل المثال، فإن سرعة الموجة الصوتية تنخفض إذا تحرك الصوت عكس اتجاه الرياح، وتزداد سرعة الموجة الصوتية إذا تحرك الصوت في نفس اتجاه الرياح.
- يعود الفضل في وجود وسط مادي لنقل الموجات الصوتية إلى العالم روبرت بويل.
- تتنوع مصادر الأصوات بين الصادرة عن الاهتزاز الناتج عن المواد الصلبة، والانفجارات والانبعاثات الناتجة عن التوسع أو الضغط العالي، بالإضافة إلى الترددات المختلفة التي تنشأ عن تدفق الهواء حول المواد وتتحول إلى موجات صوتية مثل صوت الصافرة.
- بالنسبة لوحدة قياس شدة الصوت، فإنها الديسيبل، وتعد وحدة قياس نسبية، حيث يتم مقارنة الضغط بين ضغط مرجعي وضغط آخر، ويختلف مستوى القيمة في الماء والهواء، وذلك لأن الضغط المرجعي في الهواء يساوي 20 ميكرو باسكال، بينما يساويه في الماء 1 ميكرو باسكال.
- يتوافق ارتفاع الصوت وشدته في علاقة طردية؛ فكلما زادت شدة الصوت، زاد ارتفاعه، والأصوات التي يمكن للإنسان سماعها تتراوح شدتها ما بين صفر و120 ديسيبل.
- تصنف الأصوات وفقًا لخصائصها إلى موجات مسموعة يمكن سماعها من قبل الإنسان، وتتراوح تردداتها بين 15 إلى 20000 هرتز. وكلما زاد عمر الإنسان، تنخفض الحد الأعلى للتردد حتى يصل إلى 12000 هيرتز.
- تتواجد موجات صوتية لا يستطيع الإنسان سماعها لأن ترددها يقل عن 20 هرتز، ولكن بعض الحيوانات يستطيعون سماعها كأصوات حركة الأرض.
- هناك موجات غير مسموعة للبشر، حيث يتراوح ترددها فوق 20000 هرتز، تشبه اهتزازات القشرة الأرضية خلال وقوع الزلازل والبراكين.
تعريف الموجات الصوتية
- يمكن تعريف الموجات الصوتية على أنها الذبذبات أو الموجات التي تنتج عن مصدر ما وتحرك جزيئات الهواء التي تحيط بها بفضل طاقتها الحركية.
- تنتقل الطاقة الحركية من الموجات الصوتية إلى الجزيئات القريبة، وبالتالي تنتقل تلك الموجات من مكان إلى آخر.
- يمكن أن يكون الوسط الذي تنتقل من خلاله تلك الموجات الهوائية أو المائية.
- كما ذُكر سابقًا، تنقسم الموجات الصوتية إلى موجات طولية وموجات عرضية، وتنقسم من حيث التردد إلى موجات سمعية وموجات فوق الصوتية وموجات تحت الصوتية.
خصائص الصوت في الفيزياء
وعن خصائص الصوت في الفيزياء فهي تتمثل فيما يلي:
طول الموجة
- يشير طول الموجة إلى المسافة التي يسافرها الصوت في دورة واحدة، أي المسافة التي تفصل نقطتين متماثلتين على موجتين متتاليتين.
- تم ذكر العلاقة بين الطول الموجي وسرعة الصوت والتردد بالمعادلة التالية: طول الموجة = سرعة الصوت / التردد.
- يعني هذا أنه إذا كان للصوت ترددًا منخفضًا، فسيكون الطول الموجي له طويلًا، وإذا كان للصوت ترددًا مرتفعًا، فسيكون الطول الموجي له قصيرًا.
حجم الصوت
- هناك ارتباط مباشر بين حجم وكثافة الصوت، حيث يزداد حجم الصوت بزيادة كثافته، بالإضافة إلى الارتباط بين حجم الصوت والتردد.
- تصل أقل كثافة للصوت إلى صفر ديسيبل في نطاق سمع الإنسان، وعند زيادة الترددات أو انخفاضها خارج هذا النطاق، فإن كثافة الصوت المسموع ستزيد للغاية أو تنخفض للغاية.
كثافة الصوت
- يُعرف كثافة الصوت على أنها الطاقة اللازمة لنقل الطاقة الصوتية من مصدر الصوت إلى الأذن، ولذلك يتم استخدام مكبرات الصوت في المسافات البعيدة لزيادة كثافة اهتزازات الصوت ونقلها إلى تلك المسافات.
- وبالتالي، كلما زادت المسافة بين مصدر الصوت والأذن، قلت كثافة الصوت.
سرعة الصوت
- توجد علاقة بين سرعة انتقال الصوت والوسط الذي يتم انتقال الصوت عبره، حيث يزداد سرعة انتقال الصوت مع زيادة مرونة الوسط وانخفاض كثافته.
- وبالتالي، ينتقل الصوت بسرعة أكبر في المواد الصلبة مقارنةً بالمواد السائلة.
- تنتقل الصوت بسرعة أسرع في المواد السائلة بالمقارنة مع السرعة التي ينتقل بها في المواد الغازية.
- بالإضافة إلى العلاقة بين سرعة الصوت ودرجة الحرارة، فإن ازدياد درجة الحرارة يزيد من سرعة انتشار الصوت، حيث تؤثر درجة الحرارة على كثافة الصوت، ويحدث هذا في الغازات والسوائل.
سعة الموجة الصوتية
- وهي الإشارة التي تنتج عن مصدر الصوت، ويتم تمثيلها على المنحنى البياني بطول الموجة المرتفعة.
- تزداد سعة الموجة الصوتية مع زيادة طول الموجة، وبالتالي يرتفع الصوت.
درجة الصوت
- يشير هذا المصطلح إلى المسافة التي يمكن للأذن سماع الصوت من مصدره.
جودة الصوت
- يشير إلى مدى وضوح ونقاوة الصوت عند وصوله إلى الأذن.
تداخل الصوت
- الاندماج بين موجتين صوتيتين يحدث عندما تتساوى سعتهما وترددهما، ويتسبب في زيادة حدة الصوت.
انعكاس الصوت
- يشير مصطلح صدى الصوت إلى الصوت الذي يرتد بعد انعكاسه عن سطح عاكس ويصدر صوتًا مشابهًا للأصلي.
أهمية الصوت
- يُعد الصوت الوسيلة الأساسية للتحاور والتواصل بين الأفراد.
- يلعب نبرة الصوت دورًا مهمًا في توصيل مستوى التعبير الذي يرغب الفرد في التعبير عنه، سواء كان ذلك غضبًا أو خوفًا أو امتنانًا أو غير ذلك.
- يعبر الصوت عن مشاعر الإنسان ويكشف عن ميوله واتجاهاته ويصف حالته المزاجية.
- يستطيع الإنسان، عن طريق استخدام صوته، إقناع شخص آخر بما يريد بكل سهولة.
- تعبر شدة الصوت وطبقته وسرعته عن موقف المتحدث ومكانه وزمانه وحالته النفسية.
وصلنا إلى نهاية مقالنا الذي شرح بحثًا عن الصوت في الفيزياء، وتضمن تعريفًا للصوت والموجات الصوتية وخصائصه في الفيزياء وأهميته، يمكنكم متابعة المزيد من المقالات عبر الموسوعة العربية الشاملة.
للمزيد يمكن الإطلاع على
- ينتقل الصوت اسرع في ( تم الإجابة )
- تعتمد حدة الصوت على (إجابة السؤال)
- اي مما يلي تكون سرعة الصوت اكبر
المراجع
