الصوت

الصوت

ما هو الصوت؟

الصوت شكل من اشكال وعلمنا مليء بالأصوات، صوت الريح وصوت الماء، وصوتنا عندما نتكلم، وهندما نغني ونسير، وحتى عندما نتنفس نسمع صوت أنفاسنا بل ان جسمنا غضو لسماع هذه الأصوات، والتنبه لها على أهميتها هو الاذن.

عندما نعزف على أوتار العود فأن هذه الأوتار تتحرك على شكل ذبذبات، هي حركات (اهتزازات) سريعة ومتلاحقة للأوتار ذهابا وإيابا، حتى لا نكاد نراها.

ولكن هذه الذبذبات تعمل على تحريك الهواء حولها وهذا الهواء يحرك الهواء المجاور له وهكذا الى تصل الحركة الى أذننا، فيترجمها دماغنا على شكل صوت.

كيف ينتقل الصوت؟

ينتقل الصوت من مصدره الى اذنينا عن طريق الهواء. بدون وجود الهواء أو وسيط اخر ينقله لا ينتقل ابدا الصوت.

وهو ينقل الصوت بشكل موجات تبدأ من مصدر الصوت وتتوسع، كما يحدث عندما تلتقي حجرا في بركة ماء.

أفضل تمثيل لكيفية تكون الموجة الصوتية هو ما يحدث عندما ندفع/نضرب/ نضغط طرف الشريط اللوبي كما في الصورة.

عن طريق السوائل ولمواد الصلبة أيضا

ينتقل الصوت أيضا عن طريق السوائل والمواد الصلبة وليس فقط عن طريق الهواء.

أنك تستطيع ان تسمع الأصوات عندما تكون سابحا تحت الماء. والدلافين والحيتان تصدر أصوات وهي داخل الماء للتواصل مع أبناء جنسها.

بل أن الأصوات تنتقل أسرع في الماء و6200 متر الفولاذ.

الصوت لا ينتقل في الفراغ

لقد بين العالم روبرت ان الصوت لا ينتقل في الفراغ، والاثباتات ذلك أخذ وعاء كما في الشكل وضعة فيه ساعة ولكن عندما أرجع الهواء الى الوعاء، سمع صوت الساعة من جديد.

الأصوات المختلفة

الأصوات كثيرة ومختلفة فقد تقول هذا صوت قوي كصوت الرعد وهذا صوت خفيف كصوت حفيف الأشجار.  وصوت الرجل غليظ بينما صوت المرأة رفيع. وتختلف الأصوات باختلاف مصادرها وتتميز الأصوات بخصائص هامة، تمكن الاذن من تمييزها.

في الصورتين أعلاه نرى شخصا يصيح بكل قوته، بينما يهمس الولد بأذن البنت. ايهما صوته اعلى؟

ان الخاصة التي تميز بها الاذن الأصوات من حيث القوة والضعف تسمى شدة الصوت. وتستطيع الاذن ان تميز الأصوات من حيث القوة والضعف الصادرة من نفس المصدر.

التمييز بين الأصوات

نستعمل في العادة معيارين للتمييز بين الأصوات الأول هو شدة الصوت او قوة الصوت فالصوت قد يكون ضعيفا كصوت الهمس، وقد يكون قويا كصوت الصراخ. وهناك درجات متفاوتة بينهما وتقاس شدة او قوة الصوت بالديسيبل.

اما المقياس الثاني فهو علو الصوت (او حدة الصوت)، والذي يتوقف على عدد ترددات الصوت. والمعروف في الموسيقى مثلا ان أصوات النساء هي أكثر حدة من أصوات الرجال فصوت المرأة يتردد ب 100ذبذبة قي الثانية مقابل 60 ذبذبة عند الرجال. ويقاس علو الصوت بالهيرتز، وسوف نقدم كل واحد من هذين المقاسين فيما يلي.

شدة الصوت وحدته

شدة الصوت

رأينا في التجربة السابقة من حركة حبات الأرز انه عندما طرقنا الطبل بقوة اكبر، جعلنا الطبل يهتز بقوة اكبر أيضا، وحبات الأرز ترتفع اكثر. اما عندما نطرقه برفق، فانه ينتج اهتزازات ضعيفة يهتز بقوة اكبر أيضا. وحبات الأرز ترتفع أكبر، اما عندما نطرقه برفق، فانه ينتج اهتزازات ضعيفة ولا ترتفع حبات الأرز الى نفس العلو مع ان عدد الاهتزازات قد يكون نفس العدد في الحالتين. نستنتج ان طرق القوي ناتج عن الطاقة كبيرة وينتشأ عنه صوت قوي (ذو شدة قوية) بينما الطرق الخفيف ناتج عن الطاقة قليلة، وينشأ عنه صوت ضعيف (ذو شدة منخفضة).

وحدة قياس شدة الصوت

تقاس شدة الصوت بوحدات الديسيبل  dB  فمثلا:

صوت ورقة ساقطة عن الشجرة هو 1 bB.

صوت الهمس هو Bb20

صوت الكلام العادي من dB30 dB- 20

موسيقى صاخبة dB90.

صوت الرعد dB12

صوت الطائرة على بعد 30 مترا dB 14.

الموسيقى الصاخبة يمكن ان تدمر اذنيك. ان التعرض لأصوات تعلو عن dB 100 لفترة طويلة يمكنها ان تسبب تلفتا مستديما لاذنيك بينما التعرض لأصوات تزيد عن dB13 ولو لفترة قصيرة يؤدي الى إحساس بالألم والى تلف مستديم لأذنيك. فاذا زادت شدة الصوت عن dB160، فأنها تؤدي الى صمم دائم   وتؤدي الى الموت لو زادت عن dB190.

حدة الصوت هناك معيار اخر للقياس الأصوات او تصنيفها عدا شدة الصوت، وهي حدة الصوت، (ارتفاع الصوت، او طبقة الصوت، أو درجة الصوت)

وحدة الصوت تعتمد على عدد المرات التي يتذبذب فيها الجسم الذي يصدر الصوت في ثانية الواحدة وكلما زادت هذه الذبذبات، قلنا ان حدة الصوت أكبر.

لو اخذنا وترين مختلفين في العود او الكمان من حيث السمك يصدر صوتا مختلفا عن الاخر (الأول غليظ والثاني رفيع).

فتكثيرا ما (حتى لو كانت واطية ) ما خاصية الأصوات التي نسمع اصواتنا صفها رفيعة (حتى لو كانت عالية ) وتسمع أخرى وتصفها بانها غليظة تجعل الاذن تستطيع التمييز بين الأصوات  الرفيعة والاصوات الغليظة؟

قياس وحدة الصوت

تعتمد الصوت على عدد المرات التي تتذبذب بها الهواء في الثانية الواحدة وهذه تسمى التكرارية وتقاس بوحدات الهيرتز فيكون الهيرتز الواحد هو ذبذبة واحدة في الثانية وكلما ازداد عدد الذبذبات جسم في الثانية الواحدة، ارتفع صوته فمثلا:

صوت الانسان يتراوح بين 80 الى 1100 هيرتز وتستطيع اذن الانسان سماعه ولذلك فان بعض الحيوانات تسمع اصواتنا لايسطيع الانسان سماعها. ولهاذا السبب هناك تصفيرات خاصة تستعمل لنداء الكلاب. والخفافيش مثلا تطلق اصواتنا لا يستطيع الانسان سماعها.

صدى الصوت

هل وقفت مرة في بناية خالية أو بجانب جبل شديد الانحدار او داخل مغارة ولاحظت ان لصوتك صدى؟

كما يريد الضوء فوق الاجسام

المرايا والسطوح الصلبة، فان الأصوات ترتد عن سطوح الصلبة كالصخور والجدران. نسمع صوتنا أولا ثم بعد فتره زمنية قصيره نسمع صدى صوتنا. وسماع صداه هو الوقت الذي يحتاجه الصوت ليصل الى الحاجز الذي يرتد عنه، ويعود الينا هذا يكون جزء من الثانية او بضع ثوان فقط.

وصوت الرعد الذي نسمعه هو بالأساس صوت صدى الرعد الأولى الناتج عن البرق. ويتعاظم هذا الصوت فوق المدن الكبيرة حيث يصطدم بالبنايات والمنشآت الكبيرة.

ولكن معظم المواد تبتلع الصوت جزءا وتعكس جزء الآخر. ومن الصعب مثلا أن تجري حصة درس في قاعة خالية من الأثاث جرداء الجدران  لان أصوات الصدى ستكون مزعجة .

السونار (توسع)

وتستعمل السفن طريقة الخفافيش في التعرف على مواضع الأشياء داخل الماء. وهي تستعمل جهاز السونار ليرسل الأصوات الى أعماق البحر، ليكشف ان كانت تصدم بأجسام او حواجز تحت الماء. وتستعمل هذه التقنية للكشف على الآثار في قاع المحيطات او السفن التي تحطمت ورسلت هناك، أو في اكتشاف مواقع تجمعات الأسماك بهدف اصطيادها.

ويتذكر ان العالم الإيطالي ليوناردو دافنشي، هو أول من استعمل في عام 1490 م مصطلح السونار الفعال. فاذا ما قمت بغطس ما سورة مياه من جهة واحدة في المياه البحر، ووضعت الأذن على الجهة الأخرى. امكنك سماع صوت السفن المبحرة عن بعد.

جهاز الاولترا ساوند

وعلى نفس المبدأ يستعملون في الطب جهاز فحص اللأولترا ساوند

والذي يعتمد على فوق الصوتية التي لا يستوعبها الاذن البشرية. تبث الأمواج الصوتية نحو أعضاء الجسم ويبتلع جزء منها ويعاد جزء منها جهاز البث. تترجم الأمواج المعادة الى صورة تتحرك في بث حي وتشاهد نسيج وتمتاز الصورة على الشاشة بثلاثة أنواع من الألوان:

الأمواج الصوتية ولذلك فهي تعيد أصداء بيضاء.

وهنا تبتلع الأمواج الصوتية ولا يعيدها السائل أبدا.

مناطق بأشكال مختلفة من اللون الرمادي: وهي تمثل الأعضاء المختلفة والانسجة اللينة ويتحدد مدى رمادية اللون حسب كثافة النسيج.

 تجربة.

ضعوا الأشياء كما هي على الطاولة وظيفة السطح الصلب هو رد دقات الساعة القادمة اليه من الانبوب على اليسار

من خلال الانبوب على اليمين نسمع صوت دقات الساعة المرتدة عن السطح الصلب (ليس المفروض ان نسمع صوت دقات الساعة مباشرة، بل فقط صدى دقاتها، ولهاذا السبب وضعنا الحاجز الورقي).

كيف نستطيع مواجهة الضجة المؤذية؟

الأصوات العالية ليست فقط مصدر ازعاج، بل قد تكون مؤذية لآذاننا أيضا.

لاحظ الناس ان الغرف ذات الجدران باللوحات والستائر ، لعلمهم ان هذه المواد تبتلع الصوت ، فعمدوا الى تغطية الجدران باللوحات والالواح والستائر لعلمهم ان هذه المواد تبتلع الصوت وتخفف من حدة الأصوات العالية من تردد صداها. ومواد عازلة للضجيج كالجران العازلة للصوت (ايكوزتية)

صوت عند الانسان

الصوت عند الانسان والكثير من الكائنات الحية هو وسيلة اتصال ولكن كيف يتكلم الناس؟ وما الذي يجعل أصواتهم تخرج بهذا الحدة أو درجة الارتفاع التي يرغبون بها؟

لقد عرفنا ان الصوت ينشأ عن اهتزازات المادة، فكيف ينشأ الصوت عند الانسان؟

لو وضعنا اصبعنا على حنجرتنا كما في الصورة وتكلمنا بصوت مسموع فأننا نشعر بشي يهتز تحت اصابعنا ثم يتوقف الاهتزاز عندما نسكت. ان مصدر اهتزاز الحنجرة هو اوتارنا الصوتية في هذا الموضع. وهي عبارة عن حبلين يقتربان من بعضهما البعض عند الكلام ويبتعدان عند التنفس العادي.

كيف نصدر الأصوات

عندما نتكلم نتوقف عن التنفس ولذلك يحتاج المتحدث ان يقطع الكلام بين الفينة والأخرى لكي يأخذ نفسا ثم يواصل الحديث. عند اصدار الأصوات المسموعة تكون الاوتار الصوتية مقفلة والهواء الآتي من الرئتين يؤدي الى ارتطامها ببعضها لتعمل اهتزازات لينتج الصوت .اما عندما نتنفس فتكون الاوتار الصوتية مفتوحة والمسافة بينما فلا يجعلها الهواء المار بها تهتز.

https://youtu.be/dC5oSB1XEVs