يعتبر علم الفيزياء من العلوم الأساسية التي تدرس جميع العناصر المحيطة بنا، حيث يختص بتحليل تركيب المادة والتفاعلات التي تحدث بينها. ولهذا يُطلق على الفيزياء اسم علم الحركة والطاقة، حيث يتم من خلالها دراسة الأجسام التي تتأثر بقوى معينة بالإضافة إلى فهم الظواهر الطبيعية والقوى النووية. في هذه المقالة، سنتناول بحثًا عن الصوت في الفيزياء للصف الثالث الثانوي.
بحث عن الصوت في الفيزياء
تم تعريف الصوت في علم الفيزياء كموجة طولية أو تردد يحتاج إلى وسط مادي ليتمكن الصوت من الانتقال من خلاله. حينما تكون موجات الصوت في اتجاه انتشارها متطابقة مع اتجاه اهتزازها، تعرف حينها بموجات الصوت الميكانيكية الطولية. أما إذا كانت موجات الصوت تنتشر بشكل عمودي على اتجاه الاهتزاز، فتُسمى بالموجات المستعرضة.
خصائص الأمواج الصوتية
تتميز موجات الصوت بعدة خصائص هامة، يمكن تلخيصها في النقاط التالية:
- الطول الموجي: هو المسافة بين تخلخلين متتاليين أو تضاغطين متتاليين، ويُقاس بوحدات الطول، مثل المتر.
- الزمن الدوري: هو الوقت الذي يستغرقه الصوت لإكمال طول موجي كامل عند نقطة معينة، ويُقاس بوحدات الزمن مثل الثانية.
- التردد: يُعرف تردد الموجة بأنه عدد الموجات الكاملة التي تمر بنقطة معينة خلال فترة زمنية محددة، ويُقاس بوحدة الهيرتز.
- السعة: تتكون الموجات الصوتية من تغيرات في الضغط، حيث يترافق التخلخل – وهو نقص في الضغط – مع زيادة في الضغط، مما يؤدي إلى تأرجح الضغط في الوسط الذي يتحرك خلاله الصوت.
تُظهر سرعة الصوت في الأوساط السائلة سرعة أكبر مقارنة بالأوساط الغازية، كما أن سرعة الصوت في الأوساط الصلبة تكون أعلى من تلك الموجودة في الأوساط السائلة أو الغازية. يمكن حساب سرعة انتشار الصوت عن طريق ضرب الطول الموجي في التردد.
وحدة قياس شدة الصوت
توجد نوعان من وحدات القياس: الأولى هي الوحدات الثابتة مثل المتر والكلفن والكيلوغرام، والثانية هي الوحدات المتغيرة مثل الديسيبل، والتي تختلف باختلاف الوسط. على سبيل المثال، تختلف مستويات الديسيبل في الماء عنها في الهواء.
نطاق السمع لدى الإنسان
نطاق السمع هو مدى الأصوات التي يمكن للإنسان سماعها، ويعتمد على شدة ودرجة الصوت. تُقاس الشدة بالديسيبل، بينما تُقاس درجة الصوت بالهيرتز.
يمكن للإنسان العادي سماع الأصوات التي تتراوح درجاتها بين 20 هيرتز و20000 هيرتز، وهذه الأصوات لا تسبب أي إزعاج. ومع ذلك، فإن حاسة السمع تكون أكثر حساسية للأمواج الصوتية المـتراوح ترددها بين 2000 و5000 هيرتز.
أما بالنسبة لشدة الصوت، فإن الإنسان الطبيعي قادر على سماع الأصوات عند مستوى 0:85 ديسيبل. بينما تعود الأصوات التي تتجاوز هذا المستوى إلى مخاطر على حاسة السمع وقد تؤدي إلى تلف تدريجي.
على الرغم من أن نطاق السمع لدى الإنسان واسع كما تعلمنا، إلا أنه لا يمكنه سماع جميع الأصوات. فهناك أصوات محددة تقع خارج نطاق سمع الإنسان، مثل صفارة الكلاب، حيث تمتلك الكلاب مدى سمعي أوسع من الإنسان.
أهمية الصوت
يُعتبر الصوت وسيلة اتصال حيوية بين الأفراد، حيث يعبر عن مشاعر الإنسان مثل الخوف والغضب والامتنان. كما أن الصوت يكشف عن ميول واتجاهات الشخص بالإضافة إلى حالته المزاجية.
وفي الختام، قدمنا في هذا البحث نظرة حول الصوت في الفيزياء، حيث تناولنا تعريف الصوت وخصائص الموجات الصوتية، بالإضافة إلى نطاق السمع لديه الإنسان.