رسم يوضح جزيئات الهواء
يوضح الرسم امامك جزيئات الهواء
الشكل امامك يوضح جزيئات الهواء في المنطقة الواقعة بين مصدر الاهتزاز في كل من حالتي اهتزاز الجسم، وعدم اهتزازه.
يتم عرض هذه الاسئلة للطالب واعطائه فرصه من اجل ان يجيب عليها، عندما ينتقل الصوت عبر الهواء، الجزيئات الموجودة في الهواء:
- تهتز على طول اتجاه انتشار الموجة
- تهتز بطريقة متعرجة
- الاهتزاز يكون بشكل عمودي على اتجاه انتشار الموجه
- لا تهتز على الإطلاق
الإجابة الصحيحة هي الخيار الأول، وهو أن جزيئات الهواء تهتز على طول اتجاه انتشار الموجة.
بعد طرح هذه الصورة يجب ان يتعلم الطالب الكثير من المعلومات حول الصوت مثل:
- الصوت ينتقل عبر الموجات، والموجة الميكانيكية عي عبارة عن اضطراب ينقل الطاقة عبر وسيط يحوي على جزيئات مترابطة مع بعضها البعض
- الموجات الصوتية هي الحركة الاهتزازية للجزيئات الموجودة في الهواء
- لا تنتقل الموجات الصوتية عبر الفراغ
- يحتاج الصوت الى وسط مادي من اجل ان ينتقل، ويمكن ان ينتقل الصوت عبر اي وسيط ممكن يحوي على جزيئات تتفاعل وترتبط مع بعضها البعض، مثل الغازات والسوائل والصلب
- تعتمد سرعة الصوت على الوسط الذي ينتقل عبره الصوت. بشكل عام، ينتقل الصوت بسرعة اكبر في الاوساط الصلبة بشكل اكبر من الاوساط السائلة او الغازات. وكلما كان الوسط اكثر كثافة، كلما اصبح انتقال الصوت ابطأ.
- تتعلق سرعة انتقال الصوت ايضًا بالوسط المحيط، فالصوت نفسه ينتقل بسرعة مختلفة في يوم بارد مقارنةً مع انتقاله في يوم دافئ
- تتعرض الموجات الصوتية لضغط وخلخلة، الضغط يكون عندما تكون الجزيئات مضغوطة مع بعضها البعض، ويكون الضغط فيها مرتفع أما تخلخل الموجة الصوتية يحدث عندما يكون هناك بعد بين الجزيئات، ولا تكون قريبة من بعضها البعض. يكون في هذه الحالة الضغط منخفض
الامر المهم الاخر الذي يجب على الشخص معرفته او ان الجزيئات لا تتحرك مع الموجات الصوتية، فبعد مرور الموجة، تصبح الجزيئات نشطة وتتحرك من موقعها الاصلي، لكن بعد ان يمرر الجزيء طاقته الى الجزيئات الاخرى، تقل حركته حتى يتأثر بموجة صوتية اخرى عابرة. ونقل الطاقة هو الذي يسبب نمط الانضغاط والخلخلة في الموجات الصوتية. [1] [2] [3]
كيف ينتقل الصوت
الصوت ينتقل عبر موجات ميكانيكية. الموجة الميكانيكية هي عبارة عن اضطراب يتحرك و ينقل الطاقة من مكان لاخر عبر وسط مادي. الوسيط الذي ينتقل عبره الصوت يتألف من سلسلة من الجسيمات المرتبطة مع بعضها البعض والمتفاعلة، هذا يعني أن الوسط الذي ينتقل عبره الصوت يمكن ان يكون عبارة عن غازات، أو سوائل او صلب
على سبيل المثال، عندما يدق جرس الكنيسة ينشر الصوت، من خلال تحرك الجرس واهتزازه وانتقاله للأمام والخلف بسرعة كبيرة. هذه الحركة للأمام والخلف تقوم بدفع جزيئات الهواء. جزيئات الهواء المندفعة تقوم بالاندفاع ضد جسيمات الهواء المجاورة الاخرى. وعندما يعود الجرس الى الداخل، يسحب جزيئات الهواء المجاورة، والتي تقوم بدورها بسحب جزيئات الهواء الاخرى.
نمط الدفع والجذب الذي يحدث في مثال جرس الكنيسة هو عبارة عن موجه صوتية، والجرس المهتز هو الاضطراب الاصلي الذي تحدثنا عنه الضروري من اجل انتقال الصوت، وهنا يكون الوسيط في نقل موجه الصوت هو جزيئات الهواء المضطربة.
لا يقتصر انتقال الصوت عبر جزيئات الهواء فقط. والدليل على ذلك هو عندما تقوم بضغط اذنك على مكان صلب مثل الطاولة التي تجلس عليها وتقوم بإغلاق عينيك. قم بفعل ذلك واطلب من شخص اخر ان ينقر باصابعه على النهاية الاخرى من الطاولة. في هذه الحالة يكون النقر هو الاضطراب البدئي، وكل نقرة ترسل اهتزازات عبر الطاولة. ترتبط الجزيئات في الطاولة مع بعضها البعض وتصبح هي الوسيط من اجل نقل الصوت.
ترتبط الجزيئات الموجودة مع جزيئات الهواء بين الطاولة وبين طبلة الاذن لديك، ووانتقال الصوت من وسيط لاخر، يسمى بانتقال الصوت. تصطدم جزيئات الهواء مع طبلة الاذن، الذي يقوم بانشاء سلسلة من الاهتزازات في العديد من البنى الموجودة داخل الاذن، ويتم تفسير هذه الاهتزازات على أنها أصوات. عملية انتقال الصوت داخل الاذن ووصولها الى الدماغ الذي يقوم بتفسيرها على أنها أصوات معينة هي عملية معقدة وتحتاج شرح مفصل وحدها. [1]
فيديو يوضح انتقال الصوت عبر جزيئات الهواء
اذا كنت معلمًا وأردت تعليم الطلاب عن كيفية انتقال الصوت عبر جزيئات الهواء واردت ان يكون الدرس استثنائي ويرسخ في ذهن التلاميذ، يمكنك الاستعانة بهذه الفيديو او تطبيقه على ارض الواقع
تطبيق هذه الامور يساعد التلاميذ على معرفة ان هناك ثلاثة اشياء تهتز عند اصدار الصوت، وهي:
- مصدر الصوت، وهو الشيء الذي يقوم بالاهتزاز مثل الجرس
- الجزيئات الموجودة في الهواء التي تهتز اثناء انتقال الصوت عبر الهواء
- طبلة الاذن التي تهتز عندما تصلها موجه الصوت
بهذه التجربة تحتاج الى:
- اي شيء يمكن ان يصدر صوت، مثل جرس، صفارة، طبلة
- وسط ينتقل عبره الصوت مثل الهواء او الماء
الاسئلة الاساسية التي يجب ان تطرحها على التلاميذ بعد شرح كيفية انتقال الموجات الصوتية هي:
- هل يمكنكم ان تسمعوا جميع هذه الجزيئات؟
- كم عدد الاهتزازات اللازمة من اجل صماع صوت ما؟
- في حال سقطت ورق الاشجار في غابة، ولم يكن هناك احد يسمعها، هل لا تزال تصدر صوتًا؟
هذه الاسئلة تساعد على تشغيل ذهن الطلاب وتشغيل مهارات التفكير النقدي بدلًا من حفظ الدروس دون فهمها. ومن اجل فهم درس الصوت بشكل لا ينسى، يمكن ان يطلب المعلم من التلاميذ ان يقلدوا انتقال الصوت عبر جزيئات الهواء بهذه الطريقة
- الطالب الأول يقوم بهز الجرس (أو اي جهاز اخر يطلق الصوت)
- الطالب الثاني (يمثل جزيئات الهواء) يبدأ بالاهتزاز، ويتحرك باتجاه الطالب الثاني (يمثل جزيئات الهواء الاخرى) ويقوم بلمسه
- الثالث، يشعر بلمس الطالب الثاني له، ويبدأ بالاهتزاز والانتقال نحو الطالب الرابع. وفي هذه الاثناء، يعود الطالب الثاني الى الوضعية الاصلية
- ينتقل الاهتزاز من طالب الى اخر حتى يصل الى الطالب الاخير، الذي يقوم بهز الطبلة (التي تمثل غشاء الطبل) عندما تصلها اخر جزيئات الهواء.
- يمكن تكرار التجربة مرة اخرى بسرعة اكبر
هذه الطريقة تعتبر من الطرق المناسبة من اجل شرح مفهوم الصوت للتلاميذ، وهو عبارة عن توضيح بصري يساعد على تشغيل مهارات الطلبة كي يفهموا بصورة افضل. [4]
