خصائص الموجات الصوتيه وانواعها
خصائص الموجات الصوتيه
قد تعلم أن الصوت الذي تسمعه هو نتيجة موجات صوتية، لكن ما هي الموجات الصوتية بالضبط؟ ما هي خصائصها؟ كيف يعمل؟اليك مقارنة بين موجات الصوت وموجات الراديو، و اليك خصائص الموجات الصوتية:
الطول الموجي
- قد يكون الطول الموجي أهم ما يميز الموجات الصوتية.
- يتكون الصوت من موجة طولية تتضمن انضغاطات وتخلخلات لأنها تنتقل عبر وسط معين.
- المسافة التي تقطعها الموجة الواحدة قبل أن تعيد نفسها هي طول موجي واحد.
- هو الطول المشترك للضغط و الفراغ المجاور ، أو المسافة بين مركزي الفراغين أو الضغوط المتتالية.
السعة
- السعة هي حجم موجة معينة.
- فكر في الأمر على أنه نوع من ارتفاع الموجة و ليس طولها.
- يتم تعريف السعة بشكل أكثر دقة على أنها أقصى إزاحة للجسيمات التي تزعجها موجة صوتية أثناء مرورها عبر وسط.
- تحدد سعة الموجة الصوتية الحجم النسبي للصوت.
- في الموسيقى ، يسمى حجم النغمة بالمستوى الديناميكي.
- في الفيزياء ، نقيس سعة الموجات الصوتية بالديسيبل (ديسيبل) ، و التي لا تتوافق مع المستويات الديناميكية.
- تتوافق السعات الأعلى مع الأصوات الأعلى ، بينما تتوافق السعات الأقصر مع الأصوات المنخفضة.
- على الرغم من ذلك ، فقد أظهرت الدراسات أن البشر ينظرون إلى الأصوات عند الترددات المنخفضة جدًا و العالية جدًا على أنها أكثر ليونة من الأصوات عند الترددات المتوسطة ، حتى عندما تكون بنفس السعة.
التردد
- يشير التردد إلى كمية الموجات الصوتية التي يصدرها الصوت في الثانية.
- الصوت ذو التردد المنخفض له أطوال موجية أقل ، بينما الصوت عالي التردد له موجات أكثر.
- يتم قياس تردد الصوت بالهرتز (HZ) و لا يعتمد على الوسيط الذي يمر من خلاله الصوت.
- درجة الصوت هي الجودة التي تتيح لنا الحكم على الأصوات على أنها “أعلى” و “أقل”.
- يوفر طريقة لتنظيم الأصوات بناءً على مقياس قائم على التردد.
- يمكن تفسير النغمة على أنها المصطلح الموسيقي للتردد ، على الرغم من أنها ليست متطابقة تمامًا.
- يتسبب الصوت عالي النبرة في تذبذب الجسيمات بسرعة ، بينما يتسبب الصوت المنخفض النبرة في تذبذب أبطأ.
- لا يمكن تحديد درجة الصوت إلا عندما يكون الصوت واضحًا بدرجة كافية من حيث التردد و متسقًا بدرجة كافية لتمييزه عن الضوضاء.
- نظرًا لأن طبقة الصوت تعتمد بشكل أساسي على إدراك المستمع ، فهي ليست خاصية مادية موضوعية للصوت.
الفترة الزمنية
- الفترة الزمنية هي عكس التردد تقريبًا.
- إنه الوقت اللازم لإنتاج موجة أو انعطاف كامل.
- كل اهتزاز لجسم مهتز ينتج صوتًا مكافئًا لموجة.
- في الموسيقى ، المدة هي مقدار الوقت الذي تستغرقه النوتة الموسيقية أو الملعب.
- يمكن وصفها بأنها طويلة أو قصيرة أو بطيئة.
- تؤثر مدة النغمة أو النغمة على إيقاع الصوت و إيقاعه.
- تميل قطعة البيانو الكلاسيكية إلى الاحتفاظ بالنوتات لفترة أطول من عزف عازف لوحة المفاتيح في حفل موسيقى البوب.
- في الفيزياء ، تبدأ مدة الصوت أو النغمة بمجرد تسجيل الصوت و تنتهي عندما لا يمكن اكتشافه.
السرعة
- أخيرًا ، سرعة الموجة ، التي تسمى أحيانًا السرعة ، هي مقدار المسافة بالأمتار في الثانية التي تقطعها الموجة في ثانية واحدة.[1]
انواع الموجات الصوتية
إذن ما هو نوع الموجة الصوتية؟ تنقسم الموجات الصوتية إلى اربع فئات: الموجات الطولية و الموجات الميكانيكية و موجات الضغط و العرضية ، لذلك اليك اهم انواع الموجات الصوتية المرتبة حسب الشكل التالي
الموجات الصوتية الطولية
- الموجة الطولية هي موجة تكون فيها حركة الجسيمات في الوسط موازية لاتجاه نقل الطاقة.
- الموجات الصوتية في الهواء و السوائل هي موجات طولية ، لأن الجسيمات التي تنقل الصوت تهتز بالتوازي مع اتجاه انتقال الموجة الصوتية.
- إذا قمت بدفع الخفة للخلف و للأمام ، فإن الملفات تتحرك بالتوازي (للأمام و للخلف).
- أيضًا ، عند ضرب شوكة رنانة ، من استخدامات الموجات الصوتية، يكون اتجاه الموجة الصوتية موازيًا لحركة جسيمات الهواء.
موجات صوتية ميكانيكية
- الموجة الميكانيكية هي موجة تعتمد على تذبذب مادة ما ، مما يعني أنها تنقل الطاقة عبر وسط لتنتشر.
- تتطلب هذه الموجات مدخلات من الطاقة الأولية التي تنتقل بعد ذلك عبر الوسط لنقل الطاقة الأولية بشكل فعال.
- تشمل أمثلة الموجات الميكانيكية في الطبيعة موجات الماء ، و الموجات الصوتية ، و الموجات الزلزالية ، و موجات المياه الداخلية ، و التي تحدث بسبب الاختلافات في الكثافة في جسم مائي.
- هناك ثلاثة أنواع من الموجات الميكانيكية : الموجات المستعرضة و الموجات الطولية و الموجات السطحية.
- لماذا الصوت موجة ميكانيكية؟ تنتقل الموجات الصوتية عبر الهواء لتحل محل جزيئات الهواء في تفاعل متسلسل.
- عندما يتحرك جسيم واحد من موضع توازنه ، فإنه يدفع أو يسحب الجسيمات المجاورة ، مما يتسبب في إزاحتها من موضع التوازن.
- مع استمرار الجسيمات في إزاحة بعضها البعض عن طريق الاهتزازات الميكانيكية ، ينتقل الاضطراب عبر الوسط. هذه الاهتزازات الميكانيكية من توصيل الصوت من الجزيء إلى الجسيم تؤهل الموجات الصوتية كموجات ميكانيكية.
- تتطلب الطاقة الصوتية ، أو الطاقة المرتبطة بالاهتزازات الناتجة عن مصدر اهتزازي ، وسيطًا ينتقل ، مما يجعل الطاقة الصوتية موجة ميكانيكية.
موجات ضغط الصوت
- موجة الضغط ، أو موجة الضغط ، لها نمط منتظم لمناطق الضغط المرتفع و المنخفض.
- لأن الموجات الصوتية تتكون من الضغط و الخلع ، تتأرجح مناطقها بين أنماط الضغط المرتفع و المنخفض.
- لهذا السبب تعتبر الموجات الصوتية موجات ضغط.
- على سبيل المثال ، نظرًا لأن الأذن البشرية تستقبل موجات صوتية من البيئة المحيطة ، فإنها تكتشف الاضطرابات على أنها فترات من الضغط المنخفض و فترات الضغط كفترات ضغط مرتفع.
موجات عرضية
- تتحرك الموجات المستعرضة مع تذبذبات عمودية على اتجاه الموجة.
- الموجات الصوتية ليست موجات عرضية لأن ذبذباتها موازية لاتجاه نقل الطاقة
- و مع ذلك ، يمكن أن تتحول الموجات الصوتية إلى موجات قص في ظل ظروف محددة للغاية.
- تنتقل الموجات المستعرضة ، أو موجات القص ، بسرعات أبطأ من الموجات الطولية ، ولا يمكن إنشاء الموجات الصوتية المستعرضة إلا في المواد الصلبة و عند انعكاس الموجات الصوتية.
- تعتبر موجات المحيط المثال الأكثر شيوعًا للموجات المستعرضة في الطبيعة.
- يمكن توضيح مثال أكثر واقعية من خلال هز أحد جانبي الحبل لأعلى و لأسفل ، بينما يتم تثبيت الطرف الآخر [2]
