الصوت
| English | العربية |
|---|---|
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | طولية |
| compressions/kəmˈpreʃnz/ | ضغوط / تكاثفات |
| rarefactions/ˌreərɪˈfækʃnz/ | تخلخلات |
| vacuum/ˈvækjuːm/ | فراغ |
| echo/ˈekəʊ/ | echo |
الاهتزازات الجيدة
- كل صوت يبدأ بشيء يهتز — وتر جيتار، جلد طبلة، أوتار صوتية.
- في أف الفضاء، الانفجارات صامتة لسبب حقيقي: الصوت يحتاج مادة ليعبر بها.
- لنرى كيف يتحرك الصوت.
الصوت موجة طولية
- الجسم المهتز يدفع الهواء إلى انضغاطات (جسيمات مضغوطة معاً) وتخلخلات (جسيمات متباعدة).
- هذا يجعل الصوت موجة طولية — الهواء يهتز على طول اتجاه الحركة.
- لأنه يحتاج جسيمات، الصوت لا يمكن أن يسير عبر فراغ (فضاء فارغ).
الصوت كموجة طولية: الجسيمات تهتز ذهاباً وإياباً، مما يخلق مناطق كثافة عالية (انضغاطات) وكثافة منخفضة (تخلخلات).
مثال محلول. سفينة ترسل نبضة سونار لقاع البحر $150\ \text{m}$ أسفله. سرعة الصوت في الماء $= 1500\ \text{m/s}$. الصوت يسير للأسفل وعائد ($300\ \text{m}$ إجمالي)، لذا الزمن $= \dfrac{300}{1500} = 0.2\ \text{s}$.
الصوت ليس كـ الضوء. الضوء يمكنه السفر عبر الفضاء الفارغ (الفراغ)؛ الصوت لا يمكن. في أف الفضاء، الانفجارات صامتة لسبب فيزيائي حقيقي — لا توجد جسيمات لحمل الاهتزاز.
الصوت
y = a sin(bt + c)
أكثر ضوضاءً = سعة أكبر؛ نبرة أعلى = تردد أعلى.
الصوت يسير على شكل سلسلة من:
مصدر مهتز يضغط ويمد الهواء إلى انضغاطات وتمددات — موجة طولية.
يمكن للصوت أن يسير عبر فراغ (فضاء فارغ).
يحتاج الصوت لجسيمات لنقل الاهتزاز، لذا لا يمكنه السير عبر فراغ.
السرعة ونطاق السمع
- البشر يمكنهم السمع من حوالي $20\ \text{Hz}$ إلى $20\,000\ \text{Hz}$.
- الصوت يسير بسرعة حوالي $340\ \text{m/s}$ في الهواء — أبطأ بكثير من الضوء.
- يسير أسرع في السوائل والصلب مقارنة بالغازات، لأن جسيماتها أقرب لبعضها.
أجزاء الموجة: الطول الموجي، السعة، القمة والذروة
النطاق التقريعي لسماع الإنسان هو:
معظم الناس يسمعون من حوالي 20 هرتز (منخفضة جدًا) إلى حوالي 20 000 هرتز (عالية جدًا).
الصوت يسير أسرع عبر:
كلما كانت الجسيمات أقرب، كان نقل الاهتزاز أسرع — لذا الصوت أسرع في المواد الصلبة، أبطأ في الغازات.
الأصداء
- الصوت المنعكس هو صدى.
- يمكنك قياس سرعة الصوت بتوقيت صدى على مسافة معلومة.
- الصوت يسير إلى الجدار وعائد، لذا يقطع ضعف المسافة.
ولد صرخ على جرف $660\ \text{m}$ بعيد وسمع الصدى $4.0\ \text{s}$ لاحقًا. ما سرعة الصوت، بـ m/s؟
الصوت يسير ذهابًا وإيابًا: $2 \times 660 = 1320\ \text{m}$ في $4.0\ \text{s}$، لذا $v = \dfrac{1320}{4.0} = 330\ \text{m/s}$.
لقد فهمت الأمر
- الصوت ناتج عن اهتزازات وهو موجة طولية (انضغاطات + تخلخلات)
- يحتاج إلى وسط — لا صوت في الفراغ
- سمع الإنسان: حوالي $20\ \text{Hz}$ إلى $20\,000\ \text{Hz}$؛ السرعة ≈ $340\ \text{m/s}$ في الهواء
- الصدى هو صوت منعكس — تذكر أنه يسير هناك وعائد