مصادر الصوت اهتزازات الصوت. موجات صوتيه. مصادر الصوت. خصائص الصوت (Eryutkin E. S.)

مصادر الصوت. اهتزازات الصوت

يعيش الإنسان في عالم الأصوات. الصوت بالنسبة للفرد هو مصدر للمعلومات. يحذر الناس من الخطر. صوت في شكل موسيقى ، العصافير يمنحنا المتعة. نحن نستمتع بالاستماع إلى شخص بصوت لطيف. الأصوات مهمة ليس فقط للإنسان ، ولكن أيضًا للحيوانات ، حيث يساعد التقاط الصوت الجيد على البقاء على قيد الحياة.

يبدو - هي موجات ميكانيكية مرنة تنتشر في الغازات والسوائل والمواد الصلبة.

سبب الصوت - اهتزازات (تذبذبات) الأجسام ، على الرغم من أن هذه الاهتزازات غالبًا ما تكون غير مرئية لأعيننا.

مصادر الصوت - أجساد ماديةالتي تتقلب ، أي يرتجف أو يهتز بتردد
من 16 إلى 20000 مرة في الثانية. يمكن أن يكون الجسم المهتز صلبًا ، مثل الخيط
أو قشرة الأرض، غازية ، على سبيل المثال ، نفاثة من الهواء في مهب الريح الات موسيقية
أو سائل ، مثل الأمواج على الماء.

مقدار

الجهارة تعتمد على سعة الاهتزازات في الموجة الصوتية. وحدة حجم الصوت هي 1 بيل (تكريما لمخترع الهاتف الكسندر جراهام بيل). في الممارسة العملية ، يتم قياس جهارة الصوت بالديسيبل (ديسيبل). 1 ديسيبل = 0.1 بي.

10 ديسيبل - همسة؛

20-30 ديسيبل - قاعدة الضوضاء في المباني السكنية ؛
50 ديسيبل- محادثة متوسطة الحجم ؛
80 د ب - ضجيج محرك الشاحنة الجاري ؛
130 ديسيبل- عتبة الألم

يمكن أن يتسبب الصوت فوق 180 ديسيبل في تمزق طبلة الأذن.

أصوات عاليةممثلة بموجات عالية التردد - على سبيل المثال ، عصافير.

أصوات منخفضةهي موجات منخفضة التردد ، مثل صوت محرك شاحنة كبير.

موجات صوتيه

موجات صوتيههذه هي الموجات المرنة التي تسبب الإحساس بالصوت في الشخص.

يمكن للموجة الصوتية أن تسافر في مجموعة متنوعة من المسافات. يُسمع نيران المدافع على بعد 10-15 كم ، وصهيل الخيول ونباح الكلاب - على بعد 2-3 كم ، والهمس على بعد أمتار قليلة فقط. تنتقل هذه الأصوات عبر الهواء. ولكن ليس الهواء وحده هو الذي يمكن أن يكون موصلًا للصوت.

عند وضع أذنك على القضبان ، يمكنك سماع ضجيج قطار يقترب في وقت مبكر جدًا وعلى مسافة أكبر. هذا يعني أن المعدن ينقل الصوت بشكل أسرع وأفضل من الهواء. كما أن المياه توصل الصوت بشكل جيد. بعد الغوص في الماء ، يمكنك أن تسمع بوضوح كيف تصطدم الحجارة ببعضها البعض ، وكيف تصطدم الحصى أثناء ركوب الأمواج.

تستخدم خاصية المياه - لإجراء البئر السليم - على نطاق واسع للاستطلاع في البحر أثناء الحرب ، وكذلك لقياس أعماق البحر.

الشرط الضروري لانتشار الموجات الصوتية هو وجود بيئة مادية.في الفراغ ، لا تنتشر الموجات الصوتية ، حيث لا توجد جزيئات تنقل التفاعل من مصدر الاهتزازات.

لذلك ، على سطح القمر ، بسبب عدم وجود غلاف جوي ، يسود الصمت التام. حتى سقوط نيزك على سطحه غير مسموع للمراقب.

ينتقل الصوت بسرعات مختلفة في كل وسط.

سرعة الصوت في الهواء- حوالي 340 م / ث.

سرعة الصوت في الماء- 1500 م / ث.

سرعة الصوت في المعادن والفولاذ- 5000 م / ث.

في الهواء الدافئ ، تكون سرعة الصوت أكبر من سرعة الهواء البارد ، مما يؤدي إلى تغيير اتجاه انتشار الصوت.

شوكة

- هذه على شكل حرف U طبق معدني ، يمكن أن تتأرجح نهاياتها بعد اصطدامها.

نشرت الشوكة الرنانةالصوت ضعيف جدًا ولا يمكن سماعه إلا من مسافة قصيرة.
مرنان - صندوق خشبي، حيث يمكن توصيل شوكة رنانة ، يعمل على تضخيم الصوت.
في هذه الحالة ، لا يحدث انبعاث الصوت فقط من الشوكة الرنانة ، ولكن أيضًا من سطح الرنان.
ومع ذلك ، فإن مدة صوت الشوكة الرنانة على الرنان ستكون أقل من بدونها.

E X O

صوت عالي ينعكس من العوائق يعود إلى مصدر الصوت بعد لحظات ونسمع صدى صوت.

بضرب سرعة الصوت في الوقت المنقضي من حدوثه إلى عودته ، يمكنك تحديد ضعف المسافة من مصدر الصوت إلى الحاجز.
يتم استخدام هذه الطريقة لتحديد المسافة إلى الأشياء في تحديد الموقع بالصدى.

بعض الحيوانات على سبيل المثال الخفافيش,
أيضا استخدام ظاهرة انعكاس الصوت ، وتطبيق طريقة تحديد الموقع بالصدى

يعتمد تحديد الموقع بالصدى على خاصية انعكاس الصوت.

صوت - تشغيل الثور الميكانيكي على الوينقل الطاقة.
ومع ذلك ، فإن قوة المحادثة المتزامنة لجميع الناس على العالمبالكاد تتعدى قوة سيارة واحدة "موسكوفيتش"!

الموجات فوق الصوتية.

· الاهتزازات ذات الترددات التي تزيد عن 20000 هرتز تسمى الموجات فوق الصوتية. تستخدم الموجات فوق الصوتية على نطاق واسع في العلوم والتكنولوجيا.

يغلي السائل عند المرور عبر الموجات فوق الصوتية (التجويف). هذا يخلق صدمة هيدروليكية. يمكن للموجات فوق الصوتية تمزيق القطع من السطح المعدني وسحق المواد الصلبة. يمكن خلط السوائل غير القابلة للامتزاج بالموجات فوق الصوتية. هذه هي الطريقة التي يتم بها تحضير مستحلبات الزيت. تحت تأثير الموجات فوق الصوتية ، يحدث تصبن للدهون. تعتمد الغسالات على هذا المبدأ.

· تستخدم على نطاق واسع الموجات فوق الصوتية في علم الصوتيات المائية. الموجات فوق الصوتية تردد عاليتمتصه المياه بشكل ضعيف للغاية ويمكن أن تنتشر على مدى عشرات الكيلومترات. إذا قابلوا القاع أو الجبل الجليدي أو أي جسم صلب آخر في طريقهم ، فإنهم ينعكسون ويعطون صدى. قوة عالية. يعتمد مسبار الصدى بالموجات فوق الصوتية على هذا المبدأ.

في المعدن الموجات فوق الصوتيةينتشر تقريبا بدون امتصاص. باستخدام طريقة الموقع بالموجات فوق الصوتية ، يمكن الكشف عنها اصغر العيوبداخل جزء سميك.

يتم استخدام تأثير التكسير للموجات فوق الصوتية لتصنيع مكاوي اللحام بالموجات فوق الصوتية.

الموجات فوق الصوتية، المرسلة من السفينة ، تنعكس من الجسم الغارق. يكتشف الكمبيوتر وقت ظهور الصدى ويحدد موقع الكائن.

· تستخدم الموجات فوق الصوتية في الطب وعلم الأحياءلتحديد الموقع بالصدى ، للكشف عن الأورام وبعض العيوب في أنسجة الجسم وعلاجها ، في الجراحة والرضوض لتشريح الأنسجة الرخوة والعظام أثناء العمليات المختلفة ، ولحام العظام المكسورة ، ولتدمير الخلايا (الموجات فوق الصوتية عالية الطاقة).

الأشعة تحت الصوتية وتأثيرها على الإنسان.

تسمى التذبذبات ذات الترددات الأقل من 16 هرتز بالموجات فوق الصوتية.

في الطبيعة ، تحدث الموجات دون الصوتية بسبب حركة دوامة الهواء في الغلاف الجوي أو نتيجة الاهتزازات البطيئة للأجسام المختلفة. تتميز الأشعة تحت الصوتية بضعف الامتصاص. لذلك ، فإنه ينتشر على مسافات طويلة. يتفاعل جسم الإنسان بشكل مؤلم مع الأشعة تحت الحمراء اهتزازات الصوت. مع التأثيرات الخارجية الناتجة عن الاهتزاز الميكانيكي أو الموجة الصوتية بترددات 4-8 هرتز ، يشعر الشخص بالحركة اعضاء داخلية، بتردد 12 هرتز - نوبة دوار البحر.

أعلى كثافة الاهتزازات فوق الصوتيةإنشاء آلات وآليات ذات أسطح كبيرة تعمل بتردد منخفض الاهتزازات الميكانيكية(الموجات فوق الصوتية من أصل ميكانيكي) أو تدفقات مضطربةالغازات والسوائل (الموجات فوق الصوتية ذات الأصل الديناميكي الهوائي أو الهيدروديناميكي).

يسمى فرع الفيزياء الذي يتعامل مع الاهتزازات الصوتية الصوتيات.

تم تصميم الأذن البشرية بحيث ترى الاهتزازات بتردد 20 هرتز إلى 20 كيلو هرتز كصوت. ترددات منخفضة(الصوت الصادر من أسطوانة الجهير أو أنبوب الأرغن) ينظر إليه من قبل الأذن على أنه نغمات جهير. صافرة البعوضة أو صريرها يتوافق مع الترددات العالية. تسمى التذبذبات التي يقل ترددها عن 20 هرتز فوق الصوتية، وبتردد يزيد عن 20 كيلو هرتز - الموجات فوق الصوتية.لا يسمع الإنسان مثل هذه الاهتزازات ، ولكن هناك حيوانات تسمع الأشعة تحت الصوتية قادمة من قشرة الأرض قبل وقوع الزلزال. عند سماعهم ، تغادر الحيوانات المنطقة الخطرة.

في الموسيقى ، تتوافق الترددات الصوتية مع لكن هناك.تتوافق النغمة "la" الخاصة بالأوكتاف الرئيسي (المفتاح C) مع تردد 440 هرتز. تتوافق النغمة "la" الخاصة بالأوكتاف التالي مع تردد 880 هرتز. ولذا فإن كل الأوكتافات الأخرى تختلف في التردد مرتين بالضبط. داخل كل أوكتاف ، يتم تمييز 6 نغمات أو 12 نصف نغمة. الجميع نغمة، رنهلديه تردد yf2~ 1.12 يختلف عن تردد النغمة السابقة ، لكل منهما نصف نعمةيختلف عن التردد السابق في "$ 2. نرى أن كل تردد تالٍ يختلف عن التردد السابق ليس ببضع هرتز ، ولكن بواسطة نفس العددبمجرد. مثل هذا المقياس يسمى لوغاريتمينظرًا لأن المسافة المتساوية بين النغمات ستكون بالضبط على المقياس اللوغاريتمي ، حيث لا يتم رسم القيمة نفسها ، ولكن لوغاريتمها.

إذا كان الصوت يتوافق مع تردد واحد v (أو مع = 2tcv) ، ثم يطلق عليه التوافقي ، أو أحادي اللون. الأصوات التوافقية البحتة نادرة. دائمًا ما يحتوي الصوت على مجموعة من الترددات ، أي أن طيفه (انظر القسم 8 من هذا الفصل) معقد. تحتوي الاهتزازات الموسيقية دائمًا على النغمة الأساسية cco \ u003d 2n / T ، حيث T هي الفترة ، ومجموعة من النغمات 2 (Oo ، Zco 0 ، 4coo ، إلخ. مجموعة من النغمات تشير إلى شدتها في الموسيقى تسمى طابع الصوت.الآلات الموسيقية المختلفة ، المطربين المختلفين الذين يقرعون نفس النوتة الموسيقية لديهم أجراس مختلفة. هذا يمنحهم ألوانًا مختلفة.

من الممكن أيضًا مزيج من الترددات غير المتعددة. في الموسيقى الأوروبية الكلاسيكية ، يعتبر هذا تنافرًا. ومع ذلك ، يتم استخدامه في الموسيقى الحديثة. يتم استخدام حتى الحركة البطيئة لأي ترددات في اتجاه الزيادة أو النقصان (القيثارة).

في الأصوات غير الموسيقية ، يمكن إجراء أي مجموعة من الترددات في الطيف وتغيرها بمرور الوقت. يمكن أن يكون طيف هذه الأصوات مستمرًا (انظر القسم 8). إذا كانت شدة جميع الترددات متماثلة تقريبًا ، فإن هذا الصوت يسمى "الضوضاء البيضاء" (المصطلح مأخوذ من البصريات ، حيث لون أبيضهو مجموع كل الترددات).

أصوات الكلام البشري معقدة للغاية. لديهم طيفًا معقدًا يتغير بسرعة بمرور الوقت عند نطق صوت واحد وكلمة وعبارة كاملة. هذا يعطي أصوات الكلام نغمات ولهجات مختلفة. نتيجة لذلك ، من الممكن التمييز بين شخص وآخر عن طريق الصوت ، حتى لو نطقوا نفس الكلمات.

الصوت عبارة عن موجات صوتية تسبب اهتزازات من أصغر جزيئات الهواء والغازات الأخرى وكذلك الوسائط السائلة والصلبة. يمكن أن يحدث الصوت فقط حيثما توجد المادة ، بغض النظر عن حالة المادة الموجودة فيها. في الفراغ ، حيث لا يوجد وسيط ، لا ينتشر الصوت ، لأنه لا توجد جزيئات تعمل كموجات صوتية. على سبيل المثال ، في الفضاء. يمكن تعديل الصوت أو تعديله أو تحويله إلى أشكال أخرى من الطاقة. وهكذا ، يتحول الصوت إلى موجات راديو أو إلى طاقة كهربائية، يمكن نقلها عبر مسافات وتسجيلها على وسائط المعلومات.

موجة صوتية

تسبب حركات الأجسام والأجسام دائمًا اهتزازات في البيئة. لا يهم إذا كان الماء أو الهواء. في هذه العملية ، تبدأ جزيئات الوسط ، التي تنتقل إليها اهتزازات الجسم ، في التأرجح أيضًا. يتم إنشاء موجات صوتية. علاوة على ذلك ، يتم تنفيذ الحركات في اتجاهات للأمام والخلف ، لتحل محل بعضها البعض بشكل تدريجي. لذلك ، فإن الموجة الصوتية طولية. لا يوجد فيه حركة عرضية لأعلى ولأسفل.

خصائص الموجات الصوتية

مثل أي ظاهرة فيزيائية ، لديهم قيمهم الخاصة ، والتي يمكنك من خلالها وصف الخصائص. الخصائص الرئيسية للموجة الصوتية هي ترددها وسعتها. توضح القيمة الأولى عدد الموجات التي تتشكل في الثانية. الثانية تحدد قوة الموجة. الأصوات ذات التردد المنخفض لها قيم تردد منخفضة والعكس صحيح. يتم قياس تردد الصوت بالهرتز ، وإذا تجاوز 20000 هرتز ، تحدث الموجات فوق الصوتية. هناك أمثلة كافية للأصوات منخفضة التردد وعالية التردد في الطبيعة والعالم من حولنا. نقيق العندليب ، ودق الرعد ، وزئير نهر الجبل وغيرها كلها ترددات صوتية مختلفة. تعتمد قيمة سعة الموجة بشكل مباشر على مدى ارتفاع الصوت. الصوت ، بدوره ، ينخفض ​​كلما ابتعدت عن مصدر الصوت. وفقًا لذلك ، يكون السعة أصغر ، وكلما كانت الموجة بعيدة عن مركز الزلزال. بمعنى آخر ، يتناقص اتساع الموجة الصوتية مع المسافة من مصدر الصوت.

سرعة الصوت

هذا المؤشر للموجة الصوتية يعتمد بشكل مباشر على طبيعة الوسط الذي تنتشر فيه. تلعب الرطوبة ودرجة الحرارة أيضًا دورًا مهمًا هنا. في المنتصف احوال الطقسسرعة الصوت حوالي 340 متر في الثانية. في الفيزياء ، هناك شيء مثل السرعة فوق الصوتية ، والتي تكون دائمًا أكبر في القيمة من سرعة الصوت. هذه هي السرعة التي تنتشر بها الموجات الصوتية عندما تتحرك الطائرة. تسافر الطائرة بسرعات تفوق سرعة الصوت وتتجاوز الموجات الصوتية الناتجة عنها. بسبب الضغط المتزايد تدريجياً خلف الطائرة ، تتشكل موجة صوتية. هناك أشخاص مثيرون للاهتمام وقليل من الناس يعرفون وحدة قياس مثل هذه السرعة. انها تسمى ماخ. ماخ 1 يساوي سرعة الصوت. إذا كانت الموجة تتحرك بسرعة Mach 2 ، فإنها تسافر ضعف سرعة الصوت.

ضوضاء

في الحياة اليوميةالإنسان هناك ضوضاء مستمرة. يقاس مستوى الضوضاء بالديسيبل. إن حركة السيارات ، والرياح ، وحفيف أوراق الشجر ، وتشابك أصوات الناس وأصوات الصوت الأخرى ، هم رفقاءنا اليوميون. لكن محلل السمع البشري لديه القدرة على التعود على مثل هذه الضوضاء. ومع ذلك ، هناك أيضًا مثل هذه الظواهر التي لا تستطيع حتى القدرات التكيفية للأذن البشرية مواجهتها. على سبيل المثال ، يمكن أن تسبب الضوضاء التي تتجاوز 120 ديسيبل إحساسًا بالألم. أعلى صوت هو الحوت الأزرق. عندما يصدر أصواتًا ، يمكن سماعه على مسافة تزيد عن 800 كيلومتر.

صدى صوت

كيف يحدث صدى؟ كل شيء بسيط للغاية هنا. الموجة الصوتية لديها القدرة على الارتداد أسطح مختلفة: من الماء ، من صخرة ، من جدران غرفة فارغة. تعود هذه الموجة إلينا ، لذلك نسمع صوتًا ثانويًا. إنه ليس واضحًا مثل الأصل ، حيث أن بعض طاقة الموجة الصوتية تتبدد عند التحرك نحو العائق.

تحديد الموقع بالصدى

يستخدم انعكاس الصوت لأغراض عملية مختلفة. على سبيل المثال ، تحديد الموقع بالصدى. يعتمد على حقيقة أنه بمساعدة الموجات فوق الصوتية ، من الممكن تحديد المسافة إلى الجسم الذي تنعكس منه هذه الموجات. يتم إجراء الحسابات عن طريق قياس الوقت الذي ستصل فيه الموجات فوق الصوتية إلى المكان وتعود مرة أخرى. العديد من الحيوانات لديها القدرة على تحديد الموقع بالصدى. على سبيل المثال ، تستخدمه الخفافيش والدلافين للبحث عن الطعام. وجد بالصدى تطبيقًا آخر في الطب. في الدراسات التي تستخدم الموجات فوق الصوتية ، يتم تكوين صورة للأعضاء الداخلية للشخص. تعتمد هذه الطريقة على حقيقة أن الموجات فوق الصوتية ، عند دخولها إلى وسط آخر غير الهواء ، تعود مرة أخرى ، وبالتالي تشكل صورة.

موجات صوتية في الموسيقى

لماذا تصدر الآلات الموسيقية أصواتًا معينة؟ نغمات الغيتار ، نغمات البيانو ، نغمات منخفضة من الطبول والأبواق ، صوت رقيق ساحر من الفلوت. كل هذه الأصوات والعديد من الأصوات الأخرى ناتجة عن اهتزازات في الهواء ، أو بعبارة أخرى ، بسبب ظهور الموجات الصوتية. لكن ما سبب تنوع أصوات الآلات الموسيقية؟ اتضح أن ذلك يعتمد على عدة عوامل. الأول هو شكل الآلة ، والثاني هو المادة التي صنعت منها.

دعنا نلقي نظرة على مثال الآلات الوترية. تصبح مصدر الصوت عند لمس الأوتار. نتيجة لذلك ، يبدأون في التذبذب والإرسال إلى بيئةأصوات مختلفة. يرجع الصوت المنخفض لأي آلة وترية إلى زيادة سماكة وطول الوتر ، فضلاً عن ضعف شدها. على العكس من ذلك ، كلما كان الوتر أقوى ، كلما كان أرق وأقصر ، زاد الصوت الناتج عن اللعب.

عمل الميكروفون

يعتمد على تحويل طاقة الموجة الصوتية إلى طاقة كهربائية. في هذه الحالة ، تكون القوة الحالية وطبيعة الصوت متناسبين بشكل مباشر. يوجد داخل أي ميكروفون لوحة رفيعة مصنوعة من المعدن. عند تعرضه للصوت ، يبدأ في الأداء حركات تذبذبية. يهتز أيضًا اللولب الذي تتصل به اللوحة ، مما ينتج عنه كهرباء. لماذا ظهر؟ هذا لأن الميكروفون يحتوي أيضًا على مغناطيسات مدمجة. عندما يهتز اللولب بين أقطابه ، يتشكل تيار كهربائي ، يمتد على طول اللولب ثم إلى عمود الصوت (مكبر الصوت) أو إلى المعدات للتسجيل على وسيط معلومات (على كاسيت ، قرص ، كمبيوتر). بالمناسبة ، هيكل مشابه به ميكروفون في الهاتف. ولكن كيف تعمل الميكروفونات على ثابتة و جوال؟ المرحلة الأولية هي نفسها بالنسبة لهم - ينقل صوت الصوت اهتزازاته إلى لوحة الميكروفون ، ثم يتبع كل شيء السيناريو الموصوف أعلاه: حلزوني يغلق قطبين عند الحركة ، يتم إنشاء تيار. ماذا بعد؟ مع الهاتف الأرضي ، يكون كل شيء أكثر أو أقل وضوحًا - كما هو الحال في الميكروفون ، يتم تحويل الصوت إلى تيار كهربائي عبر الأسلاك. وماذا عن الهاتف الخلويأو ، على سبيل المثال ، مع جهاز اتصال لاسلكي؟ في هذه الحالات ، يتم تحويل الصوت إلى طاقة موجات الراديو ويضرب القمر الصناعي. هذا كل شئ.

ظاهرة الرنين

في بعض الأحيان تنشأ مثل هذه الظروف عندما يزداد بشكل حاد اتساع اهتزازات الجسم المادي. ويرجع ذلك إلى تقارب قيم تواتر التذبذبات القسرية والتردد الطبيعي لتذبذبات الجسم (الجسم). يمكن أن يكون الرنين مفيدًا وضارًا. على سبيل المثال ، لإنقاذ سيارة من حفرة ، يتم تشغيلها ودفعها للخلف وللأمام من أجل إحداث صدى وإعطاء زخم للسيارة. لكن كانت هناك حالات عواقب سلبيةصدى. على سبيل المثال ، في سانت بطرسبرغ ، منذ حوالي مائة عام ، انهار جسر تحت قيادة الجنود المتزامنين.

مصادر الصوت. اهتزازات الصوت

يعيش الإنسان في عالم الأصوات. الصوت بالنسبة للفرد هو مصدر للمعلومات. يحذر الناس من الخطر. صوت في شكل موسيقى ، العصافير يمنحنا المتعة. يسعدنا أن نسمع صوتًا لطيفًا لشخص ما. الأصوات مهمة ليس فقط للإنسان ، ولكن أيضًا للحيوانات ، حيث يساعد التقاط الصوت الجيد على البقاء على قيد الحياة.

يبدوهي موجات ميكانيكية مرنة تنتشر في الغازات والسوائل والمواد الصلبة، وهي غير مرئية ، ولكن يمكن رؤيتها من خلال الأذن البشرية (تؤثر الموجة على طبلة الأذن). الموجة الصوتية موجه طويلةضغط وخلخلة.

سبب الصوت- اهتزازات (تذبذبات) الأجسام ، على الرغم من أن هذه الاهتزازات غالبًا ما تكون غير مرئية لأعيننا.

شوكة- هذه لوحة معدنية على شكل حرف U، يمكن أن تتأرجح نهاياتها بعد اصطدامها. نشرت الشوكة الرنانةالصوت ضعيف جدًا ولا يمكن سماعه إلا من مسافة قصيرة. مرنان- صندوق خشبي يمكن تثبيت شوكة رنانة عليه يعمل على تضخيم الصوت. في هذه الحالة ، لا يحدث انبعاث الصوت فقط من الشوكة الرنانة ، ولكن أيضًا من سطح الرنان. ومع ذلك ، فإن مدة صوت الشوكة الرنانة على الرنان ستكون أقل من بدونها.

إذا أنشأنا فراغًا ، فهل سنتمكن من تمييز الأصوات؟ وضع روبرت بويل ساعة في عام 1660 وعاء زجاجي. عندما قام بضخ الهواء ، لم يسمع أي صوت. التجربة تثبت ذلك هناك حاجة إلى وسيط لنشر الصوت.

يمكن أن ينتشر الصوت أيضًا في الوسائط السائلة والصلبة. تحت الماء يمكنك سماع تأثيرات الحجارة بوضوح. دعونا نضع الساعة على طرف واحد لوح خشبي. من خلال وضع أذنك على الطرف الآخر ، يمكنك سماع دقات الساعة بوضوح.

مصدر الصوت هو بالضرورة جسم متذبذب. على سبيل المثال ، لا يبدو الوتر الموجود على الجيتار في حالته الطبيعية ، ولكن بمجرد أن نجعله يتأرجح ، تظهر موجة صوتية.

ومع ذلك ، تظهر التجربة أنه ليس كل جسم مهتز هو مصدر الصوت. على سبيل المثال ، الوزن المعلق على الخيط لا يصدر صوتًا. مصادر الصوت- الأجسام المادية التي تتأرجح ، أي. يرتجف أو يهتز بتردد من 16 إلى 20000 مرة في الثانية.تسمى هذه الموجات يبدو.يمكن أن يكون الجسم المهتز صلبًا ، مثل خيط أو قشرة الأرض ، أو غازيًا ، مثل نفاثة هواء في آلات موسيقية للرياح ، أو سائلة ، مثل الأمواج على الماء.

تسمى التذبذبات التي يقل ترددها عن 16 هرتز فوق الصوتية. تسمى التذبذبات التي يزيد ترددها عن 20000 هرتز الموجات فوق الصوتية.

موجة صوتية(الاهتزازات الصوتية) هي اهتزازات ميكانيكية لجزيئات مادة (على سبيل المثال ، الهواء) تنتقل في الفضاء. لنتخيل كيف تنتشر الموجات الصوتية في الفضاء. نتيجة لبعض الاضطرابات (على سبيل المثال ، نتيجة اهتزازات مخروط مكبر الصوت أو وتر جيتار) التي تسبب حركة واهتزازات الهواء عند نقطة معينة في الفضاء ، يحدث انخفاض في الضغط في هذا المكان ، لأن الهواء مضغوطة في عملية الحركة ، مما يؤدي إلى الضغط الزائددفع طبقات الهواء المحيطة. يتم ضغط هذه الطبقات ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الضغط مرة أخرى ، مما يؤثر على طبقات الهواء المجاورة. لذلك ، كما لو كان على طول سلسلة ، فإن الاضطراب الأولي في الفضاء ينتقل من نقطة إلى أخرى. تصف هذه العملية آلية انتشار الموجات الصوتية في الفضاء. يسمى الجسم الذي يسبب اضطرابًا (اهتزازًا) في الهواء مصدر الصوت.

المفهوم المألوف لنا جميعًا يبدو"تعني فقط مجموعة من الاهتزازات الصوتية التي تتصورها أداة السمع البشرية. حول الاهتزازات التي يدركها الشخص وأيها لا ، سنتحدث لاحقًا.

خصائص الصوت.

تتميز الاهتزازات الصوتية ، وكذلك جميع الاهتزازات بشكل عام ، كما هو معروف في الفيزياء ، بالسعة (الشدة) والتردد والمرحلة.

يمكن للموجة الصوتية أن تسافر في مجموعة متنوعة من المسافات. يُسمع نيران المدافع على بعد 10-15 كم ، وصهيل الخيول ونباح الكلاب - على بعد 2-3 كم ، والهمس على بعد أمتار قليلة فقط. تنتقل هذه الأصوات عبر الهواء. ولكن ليس الهواء وحده هو الذي يمكن أن يكون موصلًا للصوت.

عند وضع أذنك على القضبان ، يمكنك سماع ضجيج قطار يقترب في وقت مبكر جدًا وعلى مسافة أكبر. هذا يعني أن المعدن ينقل الصوت بشكل أسرع وأفضل من الهواء. كما أن المياه توصل الصوت بشكل جيد. بعد الغوص في الماء ، يمكنك أن تسمع بوضوح كيف تصطدم الحجارة ببعضها البعض ، وكيف تصطدم الحصى أثناء ركوب الأمواج.

خاصية المياه - لإجراء البئر السليم - تستخدم على نطاق واسع للاستطلاع في البحر أثناء الحرب ، وكذلك لقياس أعماق البحر.

الشرط الضروري لانتشار الموجات الصوتية هو وجود بيئة مادية. في الفراغ ، لا تنتشر الموجات الصوتية ، حيث لا توجد جزيئات تنقل التفاعل من مصدر الاهتزازات.

لذلك ، على سطح القمر ، بسبب عدم وجود غلاف جوي ، يسود الصمت التام. حتى سقوط نيزك على سطحه غير مسموع للمراقب.

فيما يتعلق بالموجات الصوتية ، من المهم للغاية ذكر خاصية مثل سرعة الانتشار.

ينتقل الصوت بسرعات مختلفة في كل وسط.

سرعة الصوت في الهواء حوالي 340 م / ث.

سرعة الصوت في الماء 1500 م / ث.

سرعة الصوت في المعادن والفولاذ 5000 م / ث.

في الهواء الدافئ ، تكون سرعة الصوت أكبر من سرعة الهواء البارد ، مما يؤدي إلى تغيير اتجاه انتشار الصوت.

الملعب والنغمة والحجم

الأصوات مختلفة. لتوصيف الصوت ، يتم إدخال كميات خاصة: جهارة الصوت ودرجة الصوت وجرسه.

يعتمد ارتفاع الصوت على اتساع التذبذبات: فكلما زاد اتساع التذبذبات ، ارتفع الصوت. بالإضافة إلى ذلك ، فإن إدراك جهارة الصوت بواسطة الأذن يعتمد على تردد الاهتزازات في الموجة الصوتية. يُنظر إلى موجات التردد العالي على أنها أعلى صوتًا.

وحدة حجم الصوت هي 1 بيل (تكريما لمخترع الهاتف الكسندر جراهام بيل). جهارة الصوت هي 1 ب إذا كانت قوته 10 أضعاف عتبة السمع.

في الممارسة العملية ، يتم قياس جهارة الصوت بالديسيبل (ديسيبل).

1 ديسيبل = 0.1 بي. 10 ديسيبل - الهمس. 20-30 ديسيبل - معيار الضوضاء في المباني السكنية ؛

50 ديسيبل - محادثة متوسطة الحجم ؛

70 ديسيبل - ضوضاء الآلة الكاتبة ؛

80 ديسيبل - ضجيج محرك الشاحنة الجاري ؛

120 ديسيبل - ضوضاء الجرار العامل على مسافة 1 متر

130 ديسيبل - عتبة الألم.

يمكن أن يتسبب الصوت فوق 180 ديسيبل في تمزق طبلة الأذن.

تردد الصوت تحدد موجة الزاوية درجة الصوت. كلما زاد تردد اهتزاز مصدر الصوت ، زاد الصوت الناتج منه. تنقسم الأصوات البشرية إلى عدة نطاقات حسب نبراتها.

أصوات مختلفة مصادر x هي مجموعة من التذبذبات التوافقية للترددات المختلفة. معظم المكوناتالفترة الأخيرة (أدنى تردد) تسمى النغمة الأساسية. باقي مكونات الصوت هي نغمات إيحائية. تخلق مجموعة من هذه المكونات لونًاكو ، جرس الصوت. مجموع النغمات في أصوات الأشخاص المختلفين قليل على الأقل ، لكنه مختلف ،هذا يحدد النغمةصوت ال.

وفقًا للأسطورة ، Pythagoع كل شيء ترتيب الأصوات الموسيقية على التوالي ، كسرهذه السلسلة إلى أجزاء - أوكتافات ، - و

أوكتاف - إلى 12 جزءًا (7 أجزاء رئيسيةجديد و 5 نغمات نصفية). يوجد إجمالي 10 أوكتافات ، وعادة ما يتم استخدام 7-8 أوكتافات عند أداء الأعمال الموسيقية. لا يتم استخدام الأصوات التي يزيد ترددها عن 3000 هرتز كنغمات موسيقية ، فهي قاسية جدًا وثاقبه.

هناك الكثير من حولنا مصادر الصوت:الآلات الموسيقية والتقنية ، والحبال الصوتية البشرية ، وموجات البحر ، والرياح وغيرها. الصوت ، أو غير ذلك موجات صوتيه- هذه اهتزازات ميكانيكية للوسط بترددات من 16 هرتز إلى 20 كيلوهرتز(انظر الفقرة 11-أ).

ضع في اعتبارك الخبرة. بوضع منبه على وسادة تحت الجرس مضخة هواء، سوف نلاحظ: سيصبح صوت التكتك أكثر هدوءًا ، لكنه سيظل مسموعًا. بعد ضخ الهواء من تحت الجرس ، سنتوقف عن سماع الصوت على الإطلاق. تؤكد هذه التجربة أن الصوت ينتشر عبر الهواء ولا ينتشر في الفراغ.

سرعة الصوت في الهواء عالية نسبيًا: فهي تتراوح من 300 م / ث عند -50 درجة مئوية إلى 360 م / ث عند + 50 درجة مئوية. وهذا يزيد بمقدار 1.5 مرة عن سرعة طائرات الركاب. ينتقل الصوت بشكل أسرع في السوائل وفي المواد الصلبة- حتى أسرع. في سكة حديدية ، على سبيل المثال ، تكون سرعة الصوت »5000 م / ث.

انظر إلى الرسوم البيانية لتقلبات ضغط الهواء عند فم شخص يغني الأصوات "A" و "O". كما ترى ، فإن التذبذبات معقدة وتتألف من عدة ذبذبات متراكبة على بعضها البعض. في نفس الوقت واضح للعيان تقلبات أساسية ،التردد الذي يكون مستقلاً تقريبًا عن الصوت المنطوق. بالنسبة لصوت الذكر ، يكون هذا حوالي 200 هرتز ، للإناث - 300 هرتز.

l الحد الأقصى = 360 م / ث: 200 هرتز »2 م ، لتر دقيقة = 300 م / ث: 300 هرتز» 1 م.

لذلك ، يعتمد طول الموجة الصوتية على درجة حرارة الهواء والتردد الأساسي للصوت. من خلال تذكر معرفتنا بالانحراف ، سوف نفهم سبب سماع أصوات الأشخاص في الغابة ، حتى لو كانت الأشجار تسدهم: الأصوات ذات الأطوال الموجية من 1 إلى 2 متر تنحني بسهولة حول جذوع الأشجار التي يقل قطرها عن متر.

لنقم بتجربة تؤكد أن مصادر الصوت هي بالفعل أجسام متذبذبة.

لنأخذ الجهاز شوكة- مقلاع معدني مركب على صندوق بدون جدار أمامي لإشعاع أفضل للموجات الصوتية. إذا قمت بضرب طرفي الشوكة الرنانة بمطرقة ، فسيصدر صوت "نظيف" يسمى نغمة موسيقية(على سبيل المثال ، النوتة الموسيقية "la" الخاصة بالأوكتاف الأول بتردد 440 هرتز). دعونا ننقل شوكة رنانة إلى كرة ضوئية على خيط ، وسوف ترتد على الفور إلى الجانب. يحدث هذا على وجه التحديد بسبب التقلبات المتكررة لأطراف مقلاع الشوكة الرنانة.

الأسباب التي يعتمد عليها تواتر اهتزازات الجسم هي مرونته وحجمه.كلما زاد حجم الجسم ، قل التردد. لذلك ، على سبيل المثال ، تصدر الأفيال ذات الحبال الصوتية الكبيرة أصواتًا منخفضة التردد (الجهير) ، بينما تصدر الفئران ، التي تكون أحبالها الصوتية أصغر بكثير ، أصواتًا عالية التردد (صرير).

ليس فقط كيف سيبدو الجسم ، ولكن أيضًا كيفية التقاط الأصوات والاستجابة لها يعتمد على المرونة والحجم. تسمى ظاهرة الزيادة الحادة في اتساع التذبذبات عندما يتزامن تواتر تأثير خارجي مع التردد الطبيعي للجسم صدى (اللات. "بشكل معقول" - أجب). دعونا نجري تجربة لمراقبة الرنين.

دعونا نضع شوكتي ضبط متطابقتين جنبًا إلى جنب ، ونوجههما نحو بعضهما البعض على جوانب الصناديق حيث لا توجد جدران. اضرب الشوكة الرنانة اليسرى بمطرقة. في ثانية ، سنكتمه بيدنا. سنسمع أصوات الشوكة الرنانة الثانية التي لم نضربها. يقولون أن الشوكة الرنانة الصحيحة صدىأي أنه يلتقط طاقة الموجات الصوتية من الشوكة الرنانة اليسرى ، مما يؤدي إلى زيادة سعة التذبذبات الخاصة به.