الصوت، وخصائصه

يعرّف الصوت في الفيزياء على أنه عبارة عن موجات ميكانيكية طولية؛ والأمواج الميكانيكية هي أمواج تنتقل عبر الأوساط المادية، وغير قادرة على الانتشار دون وجودِ وسط مادي، وحتى نقول عن الموجة إنها طولية يجب أن يكون اتجاه انتشار هذه الموجة هو اتجاه اهتزازها ذاته، (هناك نوع أمواج آخر وهو الأمواج المستعرضة، يكون انتشار هذه الأمواج عمودياً على اتجاه الاهتزاز، مثل أمواج الماء).

– إن عدم انتقال الصوت في الفراغ يفسر لم لا يوجد صوت في الفضاء الخارجي.

خصائص الصوت

هناك خصائص عديدة للصوت، وهي:

أولاً: طول الموجة

الطول الموجي للصوت هو المسافة التي يقطعها الصّوت خلال دورةٍ واحدة، ويرتبط الطول الموجي بكلٍ من التردد وسرعة الصوت وذلك وفق المعادلة التالية: (الطول الموجي= سرعة الصوت/التردد)، من العلاقة السابقة نستنتج أن كل صوت ذو تردد عالي يكون له طول موجي قصير، والصوت ذو التردد المنخفض يكون لديه طول موجي طويل.

ثانياً: الكثافة

كثافة الصوت تعني كمية الطاقة السمعية الموجودة في مجال السمع البشري، وتتناسب هذه الكثافة مع مربع السعة، ويتم قياسها بوحدة الديسيبل أو الواط/سم2 حيث أن (10-16) واط/سم2 يساوي 0 ديسيبل، مما يعني أن كل زيادة بمقدار عشرة أضعاف في واط/سم2 يقابلها زيادة 10 ديسيبل، وتؤثر المسافة بكثافة الصوت، فكلما زادت المسافة من المصدر تقل الكثافة بسرعة.

ثالثاً: الحجم

تؤثر الكثافة بحجم الصوت، حيث أن حجم الصوت يزداد كلما زادت الكثافة ويصبح أكثر ارتفاعاً، كما أن الحجم يتأثر أيضاً بالتردد، وذلك لأن الأذن البشرية حساسة لبعض الترددات، وتبلغ أقل كثافة صوتية تصل في حدود السمع البشري في نطاق الترددات (2000 إلى 5000 هيرتز) حوالي صفر ديسيبل، بالتالي فإن الترددات التي تزيد أو تقل عن هذا النطاق ستؤدي إلى زيادة أو تقليل كثافة الصوت المسموع، وهكذا يكونُ الصوت إما عالٍ جداً يسبب الأذية أو أنه بالكاد مسموعاً.

رابعاً: التردد والنبرة

نبرة الصوت تعتمد على التردد؛ فتزداد حدة الصوت كلما زاد التردد؛ إذ إنّ هناك علاقة طردية بين كثافة الصوت والنبرة، فهي تزداد كلما ازدادت كثافة الصوت، ممّا يدل على مدى ارتفاع أو انخفاض الصوت.

خامساً: السرعة

سرعة الصوت تعتمد على كثافة ومرونة الوسط الذي ينتقل من خلاله، فكلما زادت مرونته وقلت كثافته زادت سرعة انتقال الصوت، فالصوتُ ينتقل في المواد الصلبة بسرعةٍ أكبر مقارنةً مع المواد السائلة، وسرعة أكبر في السوائل بالمقارنة مع الغازات، كما تؤثر درجة الحرارة بسرعة الصوت؛ فكلما ارتفعت درجت الحرارة ازدادت سرعة الصوت وذلك بسبب تأثير الحرارة على كثافة المواد، وبالأخص المواد الغازية والسائلة.

– هناك خصائص أخرى للصوت نذكر منها: الانكسار، والانعكاس، والانحراف، والتشويش.

مصادر الصوت

هناك مصادر عديدة للصوت، ومنها:
1- اهتزاز المواد الصلبة.
2- التوسع السريع أو الضغط أو مثل الانفجارات والانبعاثات.
3- تدفق الهواء حول المواد الأمر الذي يؤدي إلى تشكّل تردّداتٍ مختلفة، وبالتالي تتشكل موجاتٍ صوتية، كصوت الناي أو الصافرة.

انتقال الصوت

ينتقل الصوت عن طريق الموجات الصوتية المنتشرة في الفراغ وذلك مع وجود طاقة نقل تساعد على انتشاره، وللموجات الصوتية نوعان، هي:

1- الموجات الطولية: أي أن الجسيمات تذبذب باتجاه نقل الطاقة ذاته، وبالتالي فإن الصوت ينتقل باتجاه حركة الجسيمات نفسه، وإن الموجات الطولية تعتبر أبسط أنواع الموجات، وتحدث عموماً في الغازات والسوائل.

2- الموجات العرضية: تنتشر الموجات العرضية على شكل موجات متتابعة في الأوساط الصلبة، كما تكون عمودية على اتجاه انتشار الصوت.