الفيزياء

نبذة تعريفية عن “الموجات الصوتية” وأشكالها وطرق رؤية الصوت

2011 تجارب علمية الصوت والسمع

كريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الموجات الضوئية أشكال الموجات الضوئية طرق رؤية الصوت الصوت الفيزياء

تصل معظم الأصوات إلى آذاننا عندما تنتقل هذه الأصوات على هيئة موجات عبر الهواء، لكن الأصوات تستطيع الانتقال عبر السوائل والأجسام الصلبة أيضاً. حتى ولو كنت تحت الماء في بركة السباحة أو حوض الاستحمام فبإمكانك سماع الأصوات.

تنتقل أمواج البحر فوق الماء لأن الماء يقوم بصنع مسار تتحرك من خلاله هذه الأمواج، مثل طريق السفر الذي تسلكه السيارات.

ومن دون هذا المسار لن يتوافر سبيل آخر تنتقل عبره الأمواج. وتحتاج الموجات الصوتية أيضاً إلى طريق تتخذه مساراً لها يسمى عادة "الوسط".

 

ويمكن أن يتخذ هذا الوسط أشكالاً مختلفة، مثل الهواء والمعادن وغيرها من الأجسام الوسيطة الأخرى.

قد يتبادر إلى ذهنك أثناء جلوسك لتشاهد وتسمع التلفزيون أن الصوت ينتقل من ذلك الجهاز إلى أذنيك عبر الفراغ.

والحقيقة هي أن الأصوات المنبعثة من جهاز التلفزيون تنتقل عبر الهواء الموجود داخل الغرفة. ورغم أن الهواء غير مرئي، إلا أننا لو استطعنا تلوين الهواء لرأينا الموجات الصوتية وهي تنتقل عبر الهواء كما تنتقل أمواج البجر.

 

ترتد جزيئات الهواء ذهاباً وجيئة حاملة الطاقة الصوتية من جهاز التلفزيون إلى أذنيك. ولو قمت بتفريغ هواء الغرفة بصورة كاملة لاختفى صوت جهازك التلفزيوني بطريقة غريبة ولما استطعت أن تسمع شيئاً.

فمن دون وجود الهواء في الغرفة لن يكون هناك أي وسط ينقل الصوت من الجهاز إلى أذنيك. إن الصوت لا ينتقل في الخواء (المكان المفرغ من الهواء). إذ لابدّ من وسط مادي ينتقل الصوت من خلاله.

 

الموجات الصوتية لها شكلان

ورغم أن الموجات الصوتية تشبه إلى حد كبير أمواج البحر إلا أنها تختلف عنها بطريقة كبيرة ومهمة جداً، فالطاقة تنتقل عبر المحيطات عندما يتحرك الماء بصورة منتظمة إلى الأعلى والأسفل.

وكما تتحرك أمواج المتفرجين المحتشدين حول ملعب البيسبول تتحرك أمواج الماء صعوداً وهبوطاً. وكما أن أمواج المتفرجين لا تتحرك نجو اليمين أو الشمال أثناء اندفاعها المتموج فإن أمواج البحر لا تنتقل من مكان إلى آخر بل تندفع إلى الأعلى والأسفل على نحو ارتدادي، ويسمى هذا النوع من الموجات الأمواج المُستَعْرِضة.

تتحرك الجسيمات التي تتكوّن منها مثل هذه الأمواج بزوايا قائمة في الاتجاه الذي تسير فيه الموجة. وهكذا فإن المتفرجين الذين يؤدون حركات متموجة على مدرجات الملعب ينهضون ثم يجلسون، بينما تتحرك الموجة من اليسار إلى اليمين أو بالعكس.

 

أما الموجات الصوتية فتتحرك على نحوٍ مختلف. ولو استطعت مشاهدة الموجات الصوتية للاحظت أنها تشبه القاطرة وهي تتحرك نحو الوراء وتصطدم بصف من العربات.

فعندما تصطدم القطارة بأول عربة ستندفع نحو مصدّات العربة وتضغط عليها وتكبسها قليلاً، ثم تبدأ العربة الثانية بالتحرك نحو العربة الثالثة، لكن العربة الأولى سترتد قليلاً باتجاه القاطرة.

ولو أمعنت النظر في تلك الواقعة لاستطعت أن تتبيّن كيف تتحرك الطاقة في هذا الاصطفاف، حيث تندفع بعض العربات باتجاه القاطرة بينما يندفع بعضها الآخر بعيداً عنها في الوقت ذاته، سترى أن بعض وصلات الربط بين العربات تبدو في حالة تمدد، بينما يبدو بعضها الآخر في حالة انضغاط.

 

فعندما تنتقل الطاقة بهذا الشكل يُطلق عليها الموجة الطولية أو الانضغاطية إن الموجة الصوتية هي مثال آخر على المودة الانضغاطية، لكنها بدلاً من أن تنتقل عبر القاطرات وعربات تنتقل عبر جزيئات الهواء التي ترتد ذهاباً وجيئة.

وعندما ينقل الصوت من خلال الموجات الانضغاطية تتحرك جزيئات الهواء باتجاه الموجة ذاتها.

 

حركة الصوت

عندما تتحرك الموجة الصوتية في الهواء فإنها تدفع جزيئات الهواء أمامها، ثم لا تلبث هذه الجزيئات أن تصطدم بمزيد من جسيمات الهواء الأخرى وتدفعها أيضاً في طريقها ضمن موجة مستمرة، وعندما تصل هذه الموجة إلى أذنك فإنك تسمعها على شكل صوت.

تفقد الموجة الصوتية طاقتها مع مرور الوقت لتصبح أصغر وتتبدد في نهاية المطاف، لذلك إذا كان الصوت بعيداً جداً فإنك لن تستطيع سماعه لأن الموجة تكون قد فقدت طاقتها وتلاشت واختفت قبل أن تصل إلى أذنك.

 

رؤية الصوت

لا يمكننا رؤية الصوت وهو ينتقل عبر الهواء، لكننا نستطيع دراسة الصوت بطرائق أخرى فالصوت يحدث عندما تهتز الأشياء، ولكن الأصوات تستطيع أيضاً أن تجعل الأشياء تهتز، وهذه هي إحدى الطرق التي نستطيع من خلالها "رؤية" الصوت.

عندما يغني مطربو الأوبرا، مثلاً، فقد يؤدي غناؤهم إلى اهتزاز كؤوس الشراب الرقيقة في ذلك المكان وكأنها تشارك في "الغناء".

 

وهناك طريقة أخرى تستطيع من خلالها "رؤية" الصوت، وذلك بواسطة جهاز يسمى رسم الذبذبات الصوتية.

وهذا الجهاز هو أداة إلكترونية آلية تقوم برسم مخطط بياني يمثل الموجة الصوتية على شاشة عرض صغيرة. وستقوم في التجربة التالية بصنع جهاز يمكّنك من "رؤية" الموجات الصوتية.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق