الصوت في علم الفيزياء عبارة عن اهتزاز ميكانيكي للوسط، الصوت ليس موجة بل الموجة هي إحدى الاشكال (نماذج الانتشار) التي يبرز ويتميز بها الصوت وكمثال على نماذج أخرى التيارات الصوتية والتدفق الصوتي. في هذا المقال نستعرض بحثا عن الصوت.
تعريف الصوت
- الصوت هو تردد آلي، أو موجة قادرة على التحرك في عدة أوساط مادية مثل الأجسام الصلبة، السوائل، والغازات، ولا تنتشر في الفراغ، وباستطاعة الكائن الحي تحسسه عن طريق عضو خاص يسمى الأذن.
- من منظور علم الأحياء فالصوت هو إشارة تحتوي على نغمة أو عدة نغمات تصدر من الكائن الحي الذي يملك العضو الباعث للصوت، تستعمل كوسيلة اتصال بينه وبين كائن آخر من جنسه أو من جنس آخر، يعبر من خلالها عما يريد قوله أو فعله بوعي أو بغير وعي مسبق، ويسمى الأحساس الذي تسببه تلك الذبذبات بحاسة السمع.
- تقدر سرعة الصوت في وسط هوائي عادي ب 343 متر في الثانية أو 1224 كيلومتر في الساعة.
- تتعلق سرعة الصوت بعامل الصلابة وكثافة المادة التي يتحرك فيها الصوت.
خصائص موجات الصوت
- يعتبر الصوت أحد الظواهر الهامة التي يستعملها الإنسان والحيوان للتخطيط والتفاهم عن طريق حاسة السمع (الاذن) التي يتم بواسطتها تحويل الصوت من موجات صوتية إلى إشارات كهربائية عن طريق الاذن والمخ والتي تتحول إلى معلومات مفهومة وتشمل هذه الظواهر جميع الأصوات على اختلاف مصادرها ووسائلها.
- تعتبر دراسة "الصوت" من المواضيع المهمة حيث تستخدم هذه الدراسات في ابحاث الطيران والفضاء والطاقة المتجددة والطاقة النووية والأبحاث الطبية.
- يمكن توليد الصوت بوسائل ميكانيكية أو حرارية.
- تستخدم الوسائل الحرارية في بناء المبردات الصوتية الحرارية وكذلك في عمليات الكشف عن الماء الموجود في النفط.
سرعة الصوت
تختلف سرعة الصوت حسب نوع الوسط الذي تنتشر فيه الموجات الصوتية ودرجة الحرارة فتكون أعلى في المواد الصلبة وأقل في السوائل وأقل بكثير في الغازات. وبالنسبة لانتشار الصوت في الهواء فيعتمد على الضغط ، أي أن سرعة الصوت تقل بالارتفاع عن سطح الأرض. وسرعة الموجات الصوتية في الموائع تعطى بالمعادلة التالية:
وحدة قياس الصوت
وحدات قياس الصوت النسبية (مثل الديسيبل)، وهي لا تعبّر عن الشيء نفسه في جميع الأوساط، فعلى سبيل المثال، إن الديسيبل في الهواء يختلف عن الديسيبل في الماء. وفيما يأتي ذكر لأهم الكميات المتعلقة بالصوت والوحدات الخاصة بها:
- الطول الموجي هو مسافة، لذلك يتم قياسه باستخدام وحدات قياس الطول مثل المتر لو كنا نستخدم النظام العالمي للوحدات.
- الزمن الدوري يقاس بوحدات قياس الزمن مثل الثانية. التردد هو مقلوب الزمن الدوري لذلك سوف يكون مُقاساً بمقلوب وحدات الزمن، أي 1/ثانية، وتُعرف هذه الوحدة بالهيرتز.
- سعة الموجة الصوتية تقاس بوحدات قياس الضغط مثل وحدة نيوتن/متر، والتي تكافئ 1 باسكال.
- تُستخدم وحدات قياس الضغط عند قياس السعة لأن سعة الموجة الصوتية هي الضغط الجوي في الظروف المعيارية هو 105 باسكال، ويمكن لأذن الإنسان الإحساس بموجة صوتية تمتلك على الأقل سعة مقدارها 10-5 باسكال، بينما السعة التي سوف تسبب الألم للأذن وتؤذيها هي 10 باسكال.
- شدة الصوت تقاس بوحدة الديسيبل وعادةً ما يتم اختصارها بالحرفين dB
- الديسيبل هو وحدة نسبية ومعنى ذلك هو أن هذه الوحدة تقوم بالمقارنة بين ضغطين مختلفين، واحدٌ منهما يكون ضغطاً مرجعياً، لذلك، بسبب اختلاف الضغط المرجعي بين الماء والهواء فإن الديسيبل سوف يكون له قيم مختلفة في كل من الماء والهواء، حيث إن الضغط المرجعي في الماء يساوي 1 ميكرو باسكال، بينما الضغط المرجعي في الهواء هو 20 ميكرو باسكال.
- سرعة الموجة تُقاس بوحدات قياس السرعة، وهي متر/ثانية وتبلغ سرعة الصوت في الهواء عند درجة 20 مئوية تقريباً 343م/ث.
المراجع:
https://m7md321.wordpress.com/
www.physicsclassroom.com
www.bbc.co.uk
www.ien.oxforddictionaries.com
www.britannica.com
www.dosits.org