ما الصوت؟
الصوت طاقة تنتج عن اهتزاز الأجسام وتنتقل على شكل موجات ميكانيكية. معنى ميكانيكية أنها تحتاج إلى وسط مادي مثل الهواء أو الماء أو المواد الصلبة لتنتقل. لذلك لا ينتقل الصوت في الفراغ الحقيقي، بينما يستطيع الضوء أن ينتقل في الفراغ.
عندما تهتز شوكة رنانة أو وتر عود أو حبال صوتية، تدفع الجزيئات القريبة منها وتسبب تضاغطات وتخلخلات. تنتقل هذه التغيرات عبر الوسط حتى تصل إلى الأذن، فيهتز غشاء الطبلة وتبدأ عملية السمع.
الصوت موجة طولية
في الهواء، الصوت موجة طولية؛ لأن جزيئات الهواء تهتز ذهابًا وإيابًا في الاتجاه نفسه الذي تنتشر فيه الموجة. تظهر مناطق تضاغط عندما تتقارب الجزيئات، ومناطق تخلخل عندما تتباعد. لذلك إذا جاء سؤال عن نوع موجة الصوت في الهواء فالإجابة: موجة طولية ميكانيكية.
حدة الصوت والتردد
حدة الصوت أو طبقته ترتبط بالتردد. الصوت ذو التردد العالي يكون حادًا، مثل صفير رفيع. والصوت ذو التردد المنخفض يكون غليظًا، مثل صوت الطبل الكبير. لا تخلط بين حدة الصوت وشدته؛ الحدة مرتبطة بالتردد، أما الشدة فمرتبطة بالسعة والطاقة.
شدة الصوت والسعة
عندما تزداد سعة الموجة الصوتية يصبح الصوت أعلى أو أقوى. لذلك رفع مستوى الصوت في مكبر يعني زيادة شدة الصوت، وليس بالضرورة زيادة حدته. قد يكون الصوت قويًا وغليظًا، أو قويًا وحادًا؛ الخاصيتان مختلفتان.
الصدى
الصدى هو انعكاس الصوت عن سطح بعيد ثم عودته إلى السامع بعد زمن قصير. يحدث الصدى بوضوح في الأماكن الواسعة أو قرب الجبال أو الجدران الكبيرة. إذا كان السطح قريبًا جدًا قد لا نميز الصدى كصوت منفصل، بل نشعر بتغير في جودة الصوت.
تستخدم فكرة الصدى في تطبيقات مهمة مثل السونار عند بعض الأجهزة والسفن، حيث تُرسل موجات صوتية ثم يُقاس زمن رجوعها لتحديد المسافة أو موقع جسم في الماء.
تأثير دوبلر
تأثير دوبلر هو تغير ظاهري في تردد الصوت عندما يتحرك مصدر الصوت أو المراقب. عندما تقترب سيارة إسعاف، تبدو صفارتها أعلى حدة، وعندما تبتعد تبدو أقل حدة. المصدر لم يقرر فجأة تغيير مزاجه، بل تغير التردد الذي يصل إلى أذنك بسبب الحركة.
مثال امتحاني محلول
السؤال: أي خاصية تحدد حدة الصوت؟
الإجابة: التردد.
السؤال: لماذا لا ينتقل الصوت في الفراغ؟
الإجابة: لأنه موجة ميكانيكية تحتاج إلى وسط مادي تنتقل خلاله.
السؤال: ماذا يسمى رجوع الصوت بعد انعكاسه عن سطح بعيد؟
الإجابة: الصدى.
مفاتيح حل سريعة
- الصوت يحتاج وسطًا ماديًا.
- الصوت في الهواء موجة طولية.
- التردد يحدد الحدة.
- السعة تحدد شدة الصوت.
- الصدى = انعكاس الصوت وعودته.
- دوبلر = تغير ظاهري في التردد بسبب الحركة.