شرح درس موجات الصوت ثاني متوسط الفصل الثاني

يرن جرس المدرسة فتسمعه في كل أنحاء الفناء، ويلمع البرق في الأفق فتسمع الرعد بعد لحظات. كيف يصلك الصوت، ولماذا يتأخر الرعد عن البرق؟

الصوت موجة طولية

ينشأ الصوت من اهتزاز جسم، كاهتزاز غشاء الجرس أو الأحبال الصوتية في الحنجرة، فيدفع جزيئات الهواء المجاورة فتتكون تضاغطات وتخلخلات تنتقل في الوسط. فالصوت موجة طولية ميكانيكية تحتاج إلى وسط مادي، ولذلك لا ينتقل في الفراغ. وفي الفضاء الخارجي يتحدث رواد الفضاء، ومنهم ريانة برناوي والأمير سلطان بن سلمان، عبر أجهزة الاتصال لأنه لا يوجد هواء ينقل الصوت.

سرعة الصوت

تعتمد سرعة الصوت على الوسط:

• في الهواء عند درجة حرارة الغرفة نحو ٣٤٠ م/ث.
• في الماء نحو ١٥٠٠ م/ث.
• في الفولاذ نحو ٥٠٠٠ م/ث.

فالصوت أسرع في الصلبة ثم السوائل ثم الغازات لأن الجزيئات في الصلبة أقرب إلى بعضها فتنقل الاهتزاز أسرع. وترتفع سرعته في الهواء قليلًا بارتفاع درجة الحرارة.

والضوء أسرع كثيرًا من الصوت، ولذلك نرى البرق قبل أن نسمع الرعد.

شدة الصوت والديسيبل

شدة الصوت مقدار الطاقة التي تحملها موجة الصوت، وترتبط بسعة الموجة، وتقاس بوحدة الديسيبل ⁦dB⁩. فالهمس نحو ٢٠ ديسيبل، والحديث العادي نحو ٦٠ ديسيبل، وصفارة الإنذار نحو ١١٠ ديسيبل. وتؤذي الأصوات التي تزيد على ٨٥ ديسيبل السمع إن استمر التعرض لها زمنًا طويلًا.

وللمحافظة على السمع: خفض صوت السماعات، وارتداء واقيات الأذن في أماكن الضجيج والمعدات، والابتعاد عن مصادر الضجيج.

درجة الصوت والتردد

درجة الصوت مدى حدته أو غلظته، وترتبط بتردد الموجة: الصوت الحاد تردده عالٍ كصفارة الإنذار، والصوت الغليظ تردده منخفض كالرعد البعيد. وكلما زاد التردد قصر الطول الموجي.

وللإنسان مدى سمعي من ٢٠ هيرتز إلى ٢٠٬٠٠٠ هيرتز تقريبًا.

• تحت الصوتية: ترددها أقل من ٢٠ هيرتز، تصدرها الزلازل والفيلة.
• فوق الصوتية: ترددها أكبر من ٢٠٬٠٠٠ هيرتز، لا يسمعها الإنسان.

الموجات فوق الصوتية والسونار

• الخفافيش والدلافين: تصدر موجات فوق صوتية وتستقبل صداها لتحديد أماكن فرائسها.
• التصوير الطبي: تعطي الموجات فوق الصوتية صورًا للأعضاء الداخلية دون أشعة ضارة.
• السونار: جهاز في السفن يرسل نبضة صوتية تنعكس عن القاع أو الأجسام فيقيس الزمن ليحسب العمق.

الصدى هو انعكاس الصوت عن سطح وسماعه بعد الصوت الأصلي.

«المسافة = السرعة × الزمن، ومسافة الصدى = نصف ما قطعه الصوت ذهابًا وإيابًا.»

مثال: صرخ طالب أمام جبل في السروات فسمع الصدى بعد ٢ ث، وسرعة الصوت ٣٤٠ م/ث. الحل: المسافة الكلية ذهابًا وإيابًا = ٣٤٠ × ٢ = ٦٨٠ م. بعد الجبل = ٦٨٠ ÷ ٢ = ٣٤٠ م.

الأذن

تلتقط الأذن الخارجية الصوت وتوجهه إلى طبلة الأذن فتهتز، وتنقل عظيمات الأذن الوسطى الثلاث الاهتزاز، ثم تحول الأذن الداخلية الاهتزازات إلى سيالات عصبية ينقلها العصب السمعي إلى الدماغ.