نشأة الصوت وانتقاله
الصوت هو موجات ميكانيكية تُنشأ عن طريق اهتزاز جزيئات وسط مادي مثل الهواء أو الماء أو المعدن. وينتقل الصوت على شكل موجات عبر هذه الأوساط بسرعات مختلفة تبعًا لخصائصها الفيزيائية.
اهتزاز الصوت
ينشأ الصوت عندما تهتز الأجسام. ويمكن أن يحدث الاهتزاز بسبب مجموعة متنوعة من العوامل، مثل النقر على طاولة أو نتف وتر غيتار أو انفجار بالون. عندما يتهتز جسم ما، فإنه يتسبب في اهتزاز الجزيئات المحيطة به.
ينتقل الاهتزاز عبر الوسط على شكل موجات. تتكون الموجة الصوتية من مناطق يتناوب فيها الضغط والانخفاض في الضغط. عندما تصل الموجة الصوتية إلى أذنينا، فإنها تتسبب في اهتزاز طبلة الأذن، مما ينقل الإشارة إلى الدماغ، حيث يتم تفسيرها على أنها صوت.
انتقال الصوت عبر الهواء
في الهواء، تنتقل الموجات الصوتية بسرعة حوالي 343 مترًا في الثانية (1,235 قدمًا في الثانية) عند درجة حرارة الغرفة. تتكون الموجة الصوتية في الهواء من مناطق ضغط متناوبة (مناطق ذات كثافة أكبر) ومناطق تخريج (مناطق ذات كثافة أقل). ينتقل الضغط والانخفاض في الضغط عبر الهواء بسرعة الصوت.
{
|}
تعتمد سرعة الصوت في الهواء على درجة الحرارة، حيث تزداد مع ارتفاع درجة الحرارة. كما تعتمد على الرطوبة، حيث تبطئ الرطوبة من سرعة الصوت.
انتقال الصوت عبر الماء
{
|}
تنتقل الموجات الصوتية في الماء بسرعة أكبر بكثير من الهواء، بحوالي 1,500 متر في الثانية (4,921 قدمًا في الثانية). هذا لأن الماء أكثر كثافة من الهواء، مما يعني أن جزيئاته متقاربة أكثر. وهذا يسمح للموجات الصوتية بالانتقال بشكل أسرع.
تعتمد سرعة الصوت في الماء أيضًا على درجة الحرارة والملوحة. تزداد سرعة الصوت مع ارتفاع درجة الحرارة وتزداد مع انخفاض الملوحة.
انتقال الصوت عبر المواد الصلبة
تنتقل الموجات الصوتية أيضًا عبر المواد الصلبة، مثل المعدن والخشب. في المواد الصلبة، تنتقل الموجات الصوتية على شكل موجات طولية، مما يعني أن جزيئات المادة تهتز في نفس اتجاه الموجة.
تعتمد سرعة الصوت في المواد الصلبة على خصائص المادة، مثل الكثافة والصلابة. بشكل عام، تنتقل الموجات الصوتية بشكل أسرع في المواد الصلبة أكثر كثافة وأكثر صلابة.
تردد الصوت
يشير تردد الصوت إلى عدد مرات اهتزاز جسم ما في الثانية. يُقاس التردد بالهرتز (هرتز)، حيث يدل الواحد هرتز على اهتزاز واحد في الثانية.
الأصوات عالية التردد لها تردد أعلى من الأصوات منخفضة التردد. يمكن للأذن البشرية سماع الأصوات التي تتراوح تردداتها بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز.
طول الموجة الصوتية
{
|}
يشير طول الموجة الصوتية إلى المسافة بين نقطتين متتاليتين من الموجة الصوتية حيث يكون الضغط هو نفسه. يُقاس طول الموجة بالمتر (م).
{
|}
ترتبط سرعة الصوت وتردد الصوت وطول الموجة بالعلاقة التالية: سرعة الصوت = التردد × طول الموجة.
مستوى الصوت
{|}
يشير مستوى الصوت إلى مدى ارتفاع أو انخفاض الصوت. يُقاس مستوى الصوت بالديسيبل (ديسيبل). مستوى الصوت البالغ 0 ديسيبل هو عتبة السمع، وهو أدنى مستوى صوت يمكن للأذن البشرية اكتشافه.
يمكن أن تتسبب الأصوات العالية في تلف السمع بمرور الوقت. يُوصى بالحد من التعرض للأصوات التي تزيد عن 85 ديسيبل.
الخلاصة
ينشأ الصوت عن اهتزاز الجزيئات وينتقل على شكل موجات عبر الأوساط المادية. يعتمد تردد وطول الموجة ومستوى الصوت على خصائص الموجة الصوتية والوسط الذي تنتقل فيه. من خلال فهم هذه الخصائص، يمكننا استخدام الصوت لأغراض عديدة، مثل التواصل والموسيقى والطب.
