الصوت: خصائصه ، كيف يسافر الصوت وانعكاس الصوت (موضحًا بالرسم التخطيطي)

الصوت: خصائصه ، كيف يسافر الصوت وانعكاس الصوت (الموضح بالرسم البياني)!

نسمع العديد من الأنواع المختلفة من الأصوات في جميع ساعات يقظتنا. بعضها لطيف ، وبعضها غير سارة. بعضها شجاع ، في حين أن البعض الآخر هو باس. بعضها مرتفع وبعض الليونة. سنناقش كيف يتم إنتاج الأصوات وما يميز الصوت.

كيف يتم إنتاج الصوت:

ستساعدك الأنشطة التالية على فهم كيفية إنتاج الصوت.

1. إضرب جرس المعبد لجعله يرن. المس الجرس عندما يرن. سوف تشعر الاهتزازات.

2. تمديد الشريط المطاطي عبر صندوق رصاص. ادفع أقلام رصاص أسفل الشريط المطاطي. إذا قمت بنقش الشريط المطاطي الممتد بإصبعك ، فسوف تسمع صوتًا. ستلاحظ أيضًا أن الشريط المطاطي يهتز.

3. ضع أصابعك برفق على حنجرتك وتحدث. سوف تشعر الاهتزازات.

4. يبين الشكل 9.2 شوكة رنانة ، والتي تستخدم في المختبر لإنتاج الصوت. عندما تضرب واحدة من الشوكات ضد وسادة مطاطية ، فإن الشوكة الرنانة تنتج صوتًا. إذا قمت بلمس الشق برفق بينما تقوم الشوكة بإنتاج صوت ، فسوف تشعر أنه يهتز.

إذا قمت بإحضار الشباك الهزازة في اتصال مع سطح بعض الماء في وعاء ، سترى أن الشق يثبت تموجات في الماء. في جميع هذه الأنشطة ، يهتز الجسم الذي ينتج الصوت. إذا توقفت عن الاهتزازات ، يتوقف الصوت. وبالتالي ، يمكنك أن تستنتج أن الصوت ينتج عن الاهتزازات ، أو الحركة إلى الحركة من الجسم.

خصائص الصوت:

ثلاث خصائص تساعدنا على التمييز بين صوت واحد وآخر. هذه هي صوت الصوت ، درجة الصوت والجودة. ويتم تحديد هذه الخصائص من خلال الاهتزازات التي تنتج الصوت.

بريق:

ما الذي يحدد درجة الصوت أو ليونة الصوت؟ اشعر بحلقك وأنت تهمس ثم تشعر به وأنت تصرخ. يمكنك تخمين ما يعتمد على ارتفاع صوت الصوت؟ سوف يساعد النشاط التالي.

نشاط:

في واحدة من الأنشطة السابقة ، كنت قد التقطت الشريط المطاطي امتدت. حاول مرة أخرى. نتف الشريط المطاطي برفق لإنتاج اهتزازات صغيرة ولاحظ الصوت الذي يصدره. ثم نتخلص من الصعب بحيث الاهتزازات هي أكبر من ذلك بكثير. هل الصوت أعلى صوتًا؟

يعتمد صوت الصوت الصادر عن جسم مهتز على مدى اهتزازات الصوت. وهناك طريقة أكثر علمية للقول بأن هذا الصوت هو أن صوت الصوت يعتمد على سعة الاهتزازات التي ينتجها.

إن اتساع اهتزازات الجسم المهتز هو الحد الأقصى من التشريد (المسافة التي يتحركها) الجسم من موضعه للراحة. في حالة الشريط المطاطي ، المسافة التي تسحبها هي السعة. كلما ازدادت صعوبة سحبها ، كلما كان الاتساع هو الصوت والارتفاع.

ملعب كورة قدم:

ترتبط درجة الصوت بصوت أو صوت جهير. صوت صاخب ، مثل صوت صافرة ، مرتفع الصوت. صوت الباص ، مثل صوت طبل الجهير ، منخفض الصوت. درجة صوت الطفل أعلى من صوت شخص بالغ. دعونا نرى ما تعتمد عليه الملعب.

في نشاط الشريط المطاطي ، لاحظ كيف يتغير الصوت إذا استمررت في تشديد الشريط المطاطي عن طريق حلقات حول إحدى أقلام الرصاص. ستلاحظ أنه كلما شددت الفرقة المطاطية ، فإنها تهتز بشكل أسرع وتنتج صوت شيريلير. وينطبق ذلك على أدوات السلسلة أيضًا. عندما يرغب الموسيقيون في "ضبط أجهزتهم أعلى" أو زيادة درجة الصوت ، يقومون بتضييق الخيط ليجعلهم يهتزون بشكل أسرع.

وبالتالي ، تعتمد درجة الصوت على سرعة اهتزازاتها. تسمى سرعة الاهتزازات أيضًا تكرار الاهتزازات. تواتر الجسم المهتز هو عدد الاهتزازات التي يكملها في ثانية واحدة. وحدة التردد SI هي hertz (رمز: Hz). إذا أكمل جسم اهتزازي 10 ذبذبات في الثانية ، فإن تردده هو 10 هرتز.

دعونا التحقيق أكثر قليلا. احرص على تقريب أقلام الرصاص من بعضها البعض واقطع الشريط المطاطي. ستلاحظ أنه كلما انخفضت المسافة بين أقلام الرصاص ، يصبح الصوت الناتج شيريلير ، أو أكثر عالية النبرة. وبالتالي ، تنتج أطوال أقصر أصوات درجات صوت أعلى. المقبل ، مقارنة الأصوات التي تنتجها العصابات المطاطية من سماكة مختلفة. سوف تجد أن الشريط المطاطي الأثخن ، كلما قلت درجة الصوت الناتج.

آلات وترية:

في الآلات الوترية ، مثل الغيتار والكمان والفيينا والسيترار وسارود ، يتم إنتاج الصوت بواسطة سلاسل تهتز (عادة أسلاك معدنية). يعتمد تردد الصوت المنتج على طول السُّمك وسمكها وتوترها. تنتج السلاسل الأثخية صوتًا أقل درجة ، وعندما تقلل طول سلسلة (حسب المكان الذي تضغط عليه) ، تزداد درجة الصوت.

آلات النفخ:

في آلات الرياح ، مثل الساكسفون ، الكلارينيت ، shehnai والناي ، وينتج الصوت من قبل أعمدة الهواء تهتز. هذه الآلات هي في الأساس مثل أنابيب مجوفة (من أشكال مختلفة) ، والموسيقي يضخمها لجعل عمود الهواء في الداخل يهتز. يتوقف تردد الصوت الناتج على طول عمود الهواء ، الذي يمكن ضبطه.

املأ قنينة زجاجية ببعض الماء. ضربة عبر فم الزجاجة والاستماع إلى الصوت. تغيير مستوى الماء في الزجاجة. هل تتغير درجة الصوت؟ يشبه هذا كيفية تغيير درجة الصوت في أداة الرياح.

صب كميات مختلفة من الماء في أربعة أو خمسة أكواب. اضربهم بقلم رصاص واستمع إلى الفرق في الملعب (الشكل 9.4). هذه هي الطريقة التي لعبت التاران جمل.

آلات قرع:

الآلات الإيقاعية ، مثل الطبلة ، المريدانجام ، الطبول و البونغوس ، عموما لها غشاء يمتد فوق جسم أسطواني من المعدن ، الخشب أو الطين. تحدد دقة الغشاء ومنطقته درجة الصوت الناتج. المناطق الأصغر والأغشية الطفيفة تنتج أصوات شيريلير.

جودة:

نقصد بجودة الصوت ما إذا كانت غنية أو مسطحة. حتى إذا أنتجت السيتار و sarod أصوات من نفس التردد (الملعب) والسعة (ارتفاع الصوت) ، ستتمكن من تمييزهما عن بعضهما لأن جودة الأصوات ستكون مختلفة. في الواقع ، عندما يهتز جسم ما ، فإنه لا يصدر صوتًا سوى تردد واحد فقط.

عند تشغيل ملاحظة معينة على الغيتار ، على سبيل المثال ، لا ينتج الجهاز ملاحظة واحدة من تردد معين. يقول ، المذكرة الأساسية (الصوت) التي تنتجها الغيتار هو تردد و. وسوف ينتج أيضًا أصواتًا من الترددات التي تعد مضاعفات f (على سبيل المثال ، 2f ، 3f ، وهكذا). الصوت الأساسي (f) الذي يتم إنتاجه هو أعلى صوت ويسمى الأساسي.

أما الأصوات الأخرى الممزوجة معها فهي أكثر نعومة من الجهارة الأساسية ومتفاوتة الجهارة. تسمى هذه التوافقيات (الأساسي هو التوافقية الأولى). عندما يتم لعب المذكرة نفسها على أدوات مختلفة ، يكون التردد الأساسي المتولد ، أو الأساسي ، هو نفسه. ومع ذلك ، فإن التوافقيات الحالية وضوضاءها النسبي مختلفة. هذا هو ما يحدد جودة الصوت. بشكل عام ، الصوت يكون أكثر ثراءً إذا كان يوجد عدد أكبر من التوافقيات.

الموسيقى والضوضاء:

الضوضاء ، مثل انفجار المفرقعات ، غير سارة للأذنين. من ناحية أخرى ، فإن الموسيقى ترضي الأذنين. الفرق الأساسي بين الضوضاء والموسيقى هو أن الأول ينتج من الاهتزازات غير النظامية ، في حين أن الثاني ينتج بواسطة اهتزازات منتظمة. عندما تكون ترددات الاهتزازات (الأصوات) لها علاقة محددة مع بعضها البعض ، فإننا نسميها بشكل منتظم.

ترددات الملاحظات المستخدمة لإنتاج الموسيقى ، سواء كانت هندية (sa ، re ، ga ، ma ، pa ، dha ، ni) أو الغربية (do، re، mi، fa، so، la، ti) ، لها علاقة محددة مع بعضهم البعض. تبدو الموسيقى غير متناسقة أو خارج المكتب أو عند الفشل في الحفاظ على هذه العلاقة.

التلوث الضوضائي:

الضوضاء ليست مزعجة فقط للآذان. كما يمكن أن يسبب الإجهاد والقلق واضطرابات النوم وتلفًا دائمًا في السمع. إن صوت الصوت مرتبط في سياق التلوث بالضوضاء ، أو التأثير الضار للضوضاء على صحة الإنسان. الموسيقى حتى لعبت بصوت عال جدا يمكن أن تسبب تلوث الضوضاء.

يقاس ارتفاع الصوت في الديسيبل (الرمز: dB). ضوضاء عالية جدا (140-150 ديسيبل) ، مثل تلك التي تنتج عندما تقلع طائرة نفاثة ، يمكن أن تفجر طبلة الأذن. مستوى ضجيج 120-140 ديسيبل (ليس من غير المألوف في حفلة موسيقى الروك) يمكن أن يضر الأذنين. حتى أن مستوى الضجيج الذي يتراوح بين 80-90 ديسيبل (كما في المصانع والشوارع المزدحمة) يمكن أن يتلف السمع إذا تعرض المرء له لساعات طويلة.

ماذا نستطيع فعله:

بعض الأشياء التي يمكننا القيام بها جميعًا للحد من تلوث الضوضاء هي تجنب استخدام مكبرات الصوت أثناء الاحتفالات ولخفض حجم أجهزة التلفزيون والأنظمة الموسيقية.

بعض الخطوات الأخرى التي يمكن اتخاذها هي كما يلي:

1. يجب أن تقع الصناعات بعيداً عن المناطق السكنية.

2. يجب عدم استخدام أبواق المركبات إلا عند الضرورة.

3. يجب الحفاظ على الآلات في حالة جيدة للحد من الضوضاء الصناعية. يمكن للأشخاص الذين يعملون في الصناعات الصاخبة حماية أنفسهم باستخدام غطاء للأذنين.

نشاط:

ابدأ حملة توعية في منطقتك. يمكنك استشارة الطبيب ووضع الملصقات على الآثار الضارة لتلوث الضوضاء. حاول إقناع الناس بعدم تفجير المفرقعات أو استخدام مكبرات الصوت أثناء الاحتفالات. حاول أيضًا إقناعهم بخفض حجم أجهزة التلفزيون والأنظمة الموسيقية الخاصة بهم.

كيف يسافر الصوت:

الصوت الناتج من جسم اهتزازي هو شكل من أشكال الطاقة. يقوم الجسم الهزاز بنقل هذه الطاقة إلى جزيئات الهواء المحيطة ، والتي تبدأ بعد ذلك بالاهتزاز بنفس التردد. تمر هذه الجزيئات على الاهتزازات إلى الجزيئات المجاورة ، وهكذا دواليك. هكذا ينتقل الصوت في جميع الاتجاهات من الجسم الذي ينتج الصوت.

بعد السفر بعض المسافة ، تموت الاهتزازات بسبب فقدان الطاقة. وكلما زاد صوت الصوت أو ازدياد سعة الاهتزازات ، زادت المسافة التي قطعتها قبل أن تموت.

يحتاج الصوت إلى وسيلة للسفر:

يسافر الصوت لأن الجسم المهتز يمرر الاهتزازات إلى جزيئات الوسط المحيط. إذا لم تكن هناك جزيئات لتمرير الاهتزازات إلى ، فإنها لن تسافر. سوف يبين لك النشاط التالي أن الصوت لا يمكن أن ينتقل عبر الفراغ.

سوف تحتاج إلى جرة متصلة بمضخة تفريغ وختمها بإحكام بواسطة سدادة. قم بتشغيل الترانزستور (راديو) وضعه داخل الجرة. سوف تكون قادرا على سماع اللعب الترانزستور. ابدأ المضخة. مع ضخ الهواء ، سيصبح الصوت أكثر خفوتًا. في النهاية ، سوف تسمع أي صوت على الإطلاق.

سرعة الصوت:

ربما لاحظت أنك تشاهد وميضًا من الصواعق قبل سماع التصفيق المرافقة للرعد. يسافر الضوء بسرعة (على 300،000 كم / ثانية) بحيث ترى الفلاش على الفور تقريباً. ينتقل الصوت بشكل أبطأ بكثير ، لذا يستغرق صوت الرعد وقتًا للوصول إليك.

ينتقل الصوت بسرعة حوالي 340 م / ث في الهواء. يسافر بسرعة أكبر (حوالي 1.5 كم / ثانية) عبر الماء. انها تسير بسرعة لا تزال من خلال المواد الصلبة. ويرجع ذلك إلى أن الجزيئات تكون معبأة بشكل أقرب في المواد الصلبة والسوائل عنها في الهواء. بما أن الجزيئات تحمل الاهتزازات ، فإنها تفعل ذلك بكفاءة أكبر عندما تكون أقرب إلى بعضها البعض.

ويحمل الصوت أيضًا الكثير من خلال السوائل والمواد الصلبة أكثر من الهواء. علاوة على ذلك ، تكون الأصوات أكثر وضوحًا وأعلى صوتًا (أي أن السعة أكبر) عند سماعها من خلال السوائل والمواد الصلبة بدلاً من الهواء. هذا هو السبب الذي يجعل الحيتان تتواصل مع بعضها البعض حتى على بعد مائة كيلومتر.

نشاط:

الوقوف حوالي 1 متر من المنبه والاستماع إليه القراد. الآن ضعها على بعد حوالي 1 متر من حافة الطاولة ، وضع أذنك على الحافة ، واستمع. هل الصوت أعلى صوتًا؟

هاتف:

بشكل عام ، أي جهاز يمكنه حمل الصوت عبر مسافة هو الهاتف. تم صنع أولى الجهود لإنتاج جهاز يمكن نقله بالكهرباء في ستينيات القرن التاسع عشر. في الهاتف المبكر ، اهتز الرق المطبوع في قطعة الفم بالصوت.

تم تحويل هذه الاهتزازات إلى تيار كهربائي متقلب ، مما جعل الرقاقة في جهاز الاستقبال تهتز وتصل هذه الاهتزازات إلى أذن المستمع. ومع ذلك ، قبل أن يفكر أي شخص في استخدام الكهرباء لحمل الصوت ، قام الناس بعمل هواتف سلسلة. يمكنك أيضا جعل واحد.

صنع هاتف:

صنع ثقوب في قواعد كوبين من الورق. تمرير سلسلة الثابت ، الملتوية أو سلك رفيع من خلال الثقوب. تأمين السلسلة عن طريق ربط مباريات في الطرفين. تمديد السلسلة والتحدث بهدوء في كوب واحد ، في حين يستمع صديقك من خلال الآخر. تعمل الأكواب الورقية بشكل أفضل من علب الصفيح لأن الورق يهتز بسهولة أكبر.

الأصوات التي سمعتها وسمعتها الحيوانات:

جميع الحيوانات العليا (الثدييات والطيور) تتواصل مع بعضها البعض من خلال جعل الأصوات بمساعدة الحبال الصوتية. بين الحيوانات الدنيا ، الضفادع لها أسلاك صوتية. بعض الحشرات تصدر أصواتًا عالية جدًا على الرغم من عدم وجود أسلاك صوتية لها.

تصنع الصراصير ضجيج النقيق من خلال فرك جناحيها معاً ، في حين يقوم الجراد بصوت عالٍ عن طريق فرك رجليه الخلفيتين على جناحيه. الثعابين همسة عن طريق إجبار الهواء من أفواههم. سبب طنين النحل والبعوض والذباب هو اهتزاز أجنحتها.

كيف نتكلم

يسمى العضو الذي يساعدنا في الكلام بالحنجرة. تقع بين البلعوم والقصبة الهوائية. عندما يمر هواء الزفير عبر الحنجرة ، فإن اثنين من أضعاف الأنسجة في داخله يهتز ، وينتج صوتًا. تسمى طيات النسيج بالحبال الصوتية. كما أنها تتحكم في حجم فتحة الحنجرة.

عندما تصبح الحبال الصوتية مشدودّة ورقيقة ، ويصبح فتح الحنجرة ضيقًا ، يزداد تردد الصوت الناتج. يعتمد التردد (أو درجة الصوت) أيضًا على طول الحبال الصوتية. تبدو النساء أكثر ارتفاعا من الرجال لأن الحبال الصوتية أقصر.

كيف نسمع:

نسمع بمساعدة آذاننا. تنقسم كل أذن إلى ثلاثة أجزاء - الخارجية والوسطى والداخلية. تنتقل اهتزازات أي جسم ينتج الصوت (بما في ذلك الكلمات التي يتحدثها الآخرون) إلى آذاننا عن طريق جزيئات الهواء المهتزة. هذه الاهتزازات تصل لأول مرة إلى الأذن الخارجية.

الأذن الخارجية:

تتكون الأذن الخارجية من الصيوان ، والتي يمكنك رؤيتها وشعورها ، وقناة الأذن ، التي يكون فتحها مرئيًا لك. عندما تصل اهتزازات الصوت إلى الأذن ، تبدأ جزيئات الهواء داخل القناة بالاهتزاز وتضرب غشاءًا ممتدًا ، يدعى طبلة الأذن. تفصل طبلة الأذن الأذن الخارجية من الأذن الوسطى.

الأذن الوسطى:

تحتوي الأذن الوسطى ، التي تقع خارج طبلة الأذن ، على ثلاثة عظام دقيقة متشابكة تسمى المطرقة والسندان والرِكاب. اهتزاز طبلة الأذن يجعل هذه العظام تهتز. تمر العظام على الاهتزازات إلى الأذن الداخلية.

الأذن الداخلية:

تحتوي الأذن الداخلية على أنبوب ملفوف يسمى القوقعة ، وهو العضو الحقيقي للسمع. والشعرات الصغيرة داخل هذا الأنبوب المملوء بالسوائل تلتقط الاهتزازات المنقولة من الأذن الوسطى. ثم يرسلون إشارة إلى الدماغ عن طريق العصب السمعي ، ويفسرها الدماغ ليجعلنا نسمع أصواتًا.

ما نسمعه نحن والحيوانات الأخرى:

يمكننا سماع الأصوات فقط ضمن نطاق تردد 20 هرتز و 20،000 هرتز. تُسمى أصوات التردد تحت 20 هرتز بالفيروسات ، وتسمى تلك الترددات التي تزيد عن 20،000 هرتز بالموجات فوق الصوتية. على الرغم من إمكانية سماع الأصوات بين 20 هرتز و 20،000 هرتز ، إلا أنه يمكننا إنتاج أصوات ضمن نطاق يتراوح بين 60 إلى 13000 هرتز فقط.

تختلف نطاقات الأصوات التي تنتجها وتسمعها حيوانات أخرى عن تلك التي تنتجها وتسمعها. الكلاب والقطط والقرود والخفافيش هي بعض الحيوانات التي يمكن سماع الفوق. الدلافين وخنازير البحر والحيتان يمكن أن تصنع وتسمع ذبذبات فوق صوتية.

يتواصلون مع بعضهم البعض من خلال اللحاء (السمع) منخفض التردد (الصوتي) ، يشتكي ويصفرون ، لكنهم يجدون طريقهم باستخدام الاهتزازات فوق الصوتية. لا يتطابق نطاق الأصوات التي ينتجها الحيوان دائمًا مع نطاق الأصوات التي يمكنه سماعها. في الواقع ، يمكن لبعض الحيوانات ، مثل الثعابين ، أن تصدر أصواتًا على الرغم من عدم سماعها.

انعكاس الصوت:

مثل الضوء ، ينعكس الصوت أيضًا ، ويتم امتصاصه ونقله إلى نطاقات مختلفة بواسطة مواد مختلفة. المواد اللينة ، المسامية ، مثل القماش ، Thermocol ، القطن والصوف ، هي ممتصات جيدة وعاكسات ضعيفة للصوت. الأسطح الصلبة ، مثل الجدران الخرسانية والمعادن ، هي عاكسات جيدة للصوت.

يردد:

قد تكون سمعت صدى في ممرات طويلة أو قاعات فارغة كبيرة. تنعكس أصداء الأصوات. لماذا لا نسمعها طوال الوقت على الرغم من وجود الكثير من العواكس للصوت في كل مكان حولنا؟ هذا لأننا يمكن أن نميز بين صوتين فقط إذا كان هناك فاصل زمني واحد من الخامس عشر من الثانية بينهما.

بعبارة أخرى ، يمكننا سماع صدى الصوت فقط إذا استغرق الأمر 15 ثانية من الثانية ليضرب السطح العاكس ويعود. وبما أن سرعة الصوت تبلغ 340 م / ث ، فإنها تنتقل إلى 340 م / س س س (1/15) س = 22.6 م (تقريباً) في واحدة وخمس عشرة ثانية من الثانية. وهذا يعني أن السطح العاكس يجب أن يكون (22.6 + 2) م أو على بعد حوالي 11.3 م. إذا كان أقرب من ذلك ، يتبع الصدى الصوت الأصلي بسرعة كبيرة بالنسبة لنا لإخبار الصوتين منفصلين.

تقليل الصدى:

شيء آخر يساعد على خفض أصداء في الحياة اليومية. معظم الأشياء من حولنا ، مثل الخشب والملابس والمفروشات ، هي عاكسات ضعيفة وامتصاص جيد للصوت. إذا لم يكن هذا هو الحال ، سوف تنعكس أصواتنا وتنعكس من الأرضيات والجدران ، مما يجعل من الصعب علينا التحدث.

لن نكون قادرين على سماع صدى مميزة ولكن سيكون هناك اضطراب. عندما نحتاج إلى أن نكون أكثر تحديدًا حول تقليل الانعكاس ، كما هو الحال في القاعات والمسارح ، نستخدم مواد امتصاص خاصة لتغطية الجدران والأسقف.

تطبيقات أصداء:

1. تستخدم أصداء لتحديد أماكن تحت الماء وقياس عمق البحر. يتم إرسال الاهتزازات من السفن. يساعد الوقت الذي تستغرقه الاهتزازات المنعكسة في العودة في حساب عمق الكائن الذي يعكس الاهتزازات.

2. الأطباء يستخدمون أصداء للحصول على "صورة" للأعضاء الداخلية للجسم. تساعد الاهتزازات فوق الصوتية المنعكس في أجزاء مختلفة من العضو على تكوين صورة العضو. وتسمى هذه التقنية تخطيط صدى القلب في حالة القلب. يستخدم مصطلح التصوير فوق الصوتي بشكل عام في حالة الأجهزة الأخرى.

3. الخفافيش استخدام أصداء لتحديد موقع فريستها. أنها تنبعث منها اهتزازات الموجات فوق الصوتية ويمكن أن نحكم على مسافة الفريسة من الوقت الذي يستغرقه الصدى للعودة. تستخدم Porpoises والحيتان والفقمة أصداء لإيجاد طريقها.