درس الموجات الصوتية فيزياء الصف العاشر

درس الموجات الصوتية فيزياء الصف العاشر 

الموجات الصوتية 

يعتبر الصوت شيئا أساسيا في حياة الإنسان والعديد من المخلوقات الحية الأخرى، 

ثمة العديد من خصائص الصوت المألوفة لديك فى حياتك اليومية ومنها مستوى الصوت ونغمته وطبقته. 

تعد بعض أنماط الصوت من ميزات الكلام، في حين يعتبر بعضها من ميزات فرقة موسيقية معينة

أهمية الصوت -: يستخدم الصوت كوسيلة اتصال وتواصل فى حالات كثيرة منها ب 

١ – التفاهم و التخاطب ٢- التعبير عن المشاعر المختلفة مثل الفرح ، الحزن ، الغضب. ٣- التسلية والترفيه و الاستمتاع: صوت الآلات الموسيقية. ٤- التنبيه و التحذير: كصوت الجرس أو صوت زامور السيارة ٥- الإعلان والمناداة . ٦- التعرف على الأشياء: مثل صوت خرير الماء ، بوق الشاحنة ، نقيق الضفدع ، صوت الصواريخ

خصائص وكشف الصوت

1- ضع أصابعك على حنجرتك وأنت تهمهم أو تتكلم. هل تشعر بالاهتزازات؟ 

2- اهتزاز الجرس يشبه اهتزاز احبالك الصوتية أو مكبر صوت إمسجل أو أي مصدر أخر للصوت. 

3- عندما ييتز الجرس إلى الغلف والأمام،  تصطدم حافة الجرس بجزيئات الهواء، فتدفع جزئيات الهواء إلى الأمام عندما تتحرك الحافة بمعنى أن جزئيات الهواء ترتد عن الى الأمام،  الجرس بسرعة متجهة أكبر من السرعة  المتجهة لارتدادها في حالة عدم تحرك الجرس. 

4- وعندما تتحرك الحافة إلى الخلف، ترتد جزيئات الهواء عن الجرس بسرعة متجهة أقل. 
 
خصائص وكشف الصوت 

1- تشكل حركة الجرس إلى الأمام منطقة يكون فيها ضغط الهواء أعلى قليل من المتوسط، 

2- تشكل الحركة إلى الخلف منطقة ذات ضغط أقل قليل من المتوسط 

3- تؤدي التصادمات بين جزيئات الهواء الى انتقال تغيرات الضغط بعيدا عن الجرس في الاتجاهات كلها. 

4- وإذا ركزت على بقعة واحدة، فستجد أن مستوى ضغط الهواء يرتفع وينخفض وبهذه الطريقة، تنتقل تغيرات الضغط عبر المادة 

لكي يسهل استيعاب الموجات الصوتية و التعامل معيا بطريقة رياضية يتم التعبير عنها عادة عن طريق منحنيات موجية . 

حيث تمثل النقاط المرتفعة من الموجة الضغط المرتفع في الوسط والنقاط المنخفضة الضغط المنخفض . 

تعتمد خصائص الصوت الأساسية على خصائص هذه المنحنيات . 

وهنا يجب أن نتذكر أن هذه المنحنيات غير مطابقة للواقع فهي منحنيات ثنائية الأبعاد. في حين أن الصوت هو عبارة عن موجة ضغط تنتقل في وسط ثلاثي الأبعاد . 

ولكن هذه المنحنيات تساعد على دراسة الصوت وتحليليه والتعبير عنه بطريقة جيدة . 
 

وصف الصوت 

sound of Description 

يطلق على انتقال التذبذبات / الاهتزازات الناتجة عن تغيرات الضغط عبر المادة اس الموجة الصوتية. 

كيف تنتقل الموجات الصوتية عبر الهواء مصدر الاهتزاز ينتج اهتزازات أو تذبذبات منتظمة في ضغط الهواء، فتتصادم جزئيات الهواء وتنقل تغير الضغط بعيدا عن مصدر الصوت. 

تردد الموجة عدد الذبذبات الاهتزازات في الضغط في كل ثانية، يهددها مصدر الاهتزاز او طول الموجة المسافة بين المناطق المتتالية للضغط المرتفع أو المنخفض. يعددها مصدر الاهتزاز 

ويعد الصوت موجة طولية لأن حركة الجزيئات في الهواء موازية لاتجاه حركة الموجة. 

وصف الصوت 

sound of Description 

يطلق على انتقال التذبذبات الناتجة عن تغيرات الضغط عبر المادة اسم الموجة الصوتية. 

وصف الصوت 

sound of Description 

يمكن أن تتداخل موجتان صوتيتان مما يتسبب في تكوين مناطق تدعى مناطق الخفوت عند التداخل الهدام حيث يكون الصوت عندها جدا. ومناطق التداخل البناء حيث يكون لصوت عندها عالي وكما عرفت سابقا فإن تردد الموجة وطولها يرتبطان بسرعتها من خلال المعادلة التالية 

الكشف عن موجات الضغط 

Wave pressure of Detection 

تحول مراقبات الصوت 

يعد الميكر وفون أحد المراقبات الطاقة الصوتية – طاقة حركة الجزيئات الشائعة حيث يحول الطاقة الصوتية المهتزة للوسط الذي ينتقل خلاله- إلى طاقة كهربانية. الى شكل آخر من أشكال الطاقة. 

ويتكون الميكروفون من قرص رقيق يهتز استجابة للموجات الصوتية، فينشأ عن ذلك اشارة كهربائية. 
 

 

الكشف عن موجات الضغط 

Waves pressure of Detection 

تعد “أذن الإنسان مراقبا صوتيا . يستقبل موجات الضغط موجات الصوت ويحولها إلى نبضات كهربائية. 

1- عندما تدخل المو جات الصوتية القناة السمعية، يهتز الغشاء الطبلي الذي يطلق عليه طبلة الأذن. 

2- ثم تنقل ثلاث عظام صغيرة المطرقة والسندان والركاب في الأذن الوسطى هذه الاهتزازات إلى سائل فى القوقعة. 

3- تلتقط شعيرات صغيره القوقعة الحلزونية ترددات معيفة فى السائل المتذبذب 

4- وتنشط هذه الشعرات الخلايا العصيية التي ترسل بدورها نبضات إلى المخ وتولد الإحساس بالصوت 

الكشف عن موجات الضغط 

Waves pressure of Detection 
 
تستشعر ذن الإنسان ليت عسلة بالتساوي فلا يستطيع أغلب الأشخاص أن يسمعوا أصواتا تقل تردداتها عن 2OHz أو تزيد عن 16OOOHz 

تستشعر الأذن الموجات الصوتية لمدى واسع من الترددات وهي حساسة لمدى كبير جدا من السعات. 

وتستطيع حاسة السمع لدى الإنسان التمييز بين العديد من الأنواع المختلفة للصوت. 

لذا يتطلب فهم آلية عمل الأذن وتعقيداتها معرفة بعلم الفيزياء والأحياء. ويعد تفسير الأصوات في الدماغ أمرا معقدا ولم يفهم تماما. 

 

مشاهدة تأثير دوبلر 

من السهل جدا ملاحظة الظاهرة المكافئة لها والتي تحدث في الصوت على هيئة تناقص في حدة الصوت. 

السؤال كيف يستخدم علماء الفلك تأثير دوبلر ؟ 

الإجابة نظرا إلى أن مثير دوبلر يحدث لموجات الضوء بالطريقة نفسها الذي يحدث فيها لموجات الصوت، يستطيع علماء الفلك ملاحظة التغير الذي يحدث في الطول الموجي للضوء المنبعث من مصدر بعيد ومتحرك. 

فعندما تتحرك المجرة مبتعدة عن الأرض، يتناقص التردد الظاهري للضوء المنبعث منها، ويزداد طوله الموجي. 

حيث يشار إلى هذه الظاهرة باسم الانزياح نحو الأحمر. 

س: صف درجة صوت الصافرة التي يسمعها راكب القطار عندما يتحرك القطار . 

1. تعلو الدرجة باطراد . ب. تنخفض الدرجة باطراد

ج- لا تتغير الدرجة.  د. تعلو الدرجة ثم تنخفض

س. صف أي تغير في درجة صوت صفارة الإسعاف التي يسمعها مراقب كان واقفا لدى مرور السيارة به ؟ 

ج. درجة الصوت الظاهرية تنخفض عند ابتعاد السيارة عنه . 

س. قارن درجة صوت المصدر المتحرك في اتجاه مراقب واقف سع درجة الصوت الذي يسمعه المراقب . أوضح سبب هذا التأثير ؟. 

ج. يسمع المراقب الواقف صوتا بدرجة أعلى من الصوت الذي يبعثه المصدر . 

عندما يتحرك المصدر تندفع المقدمات الموجية أمامه متهاربة اكثر مما لو كان المصدر واقفا . بما أن الطول الموجي أقل وسرعة الموجة ثابتة فسوف يكون التردد أكبر ودرجة الصوت أعلى . 

 

إدراك الصوت 

Sound Perceiving 

تعد أذن الإنسان شديدة الحساسية للتغيرات في شدة الموجات الصوتية. 

شدة الصوت 

يعد التردد وطول الموجة من الخصائص الفيزيائية للموجات الصوتية. 

وتعتبر السعة خاصية فيزيائية أخرى للموجات الصوتية، والسعة هي مقياس لتغير الضغط في الموجة. 

وشدة الصوت هي خاصية الصوت التي تدركها الأذن ويفسرها الدماغ، وتعتمد شدة الصوت بشكل أساسي على سعة موجة الصوت 

سعة الموجة ( هي أقصى إزاحة عن موضع الاتزان) 

 

أختبر نفسي 

التفكير الناقد  

عندما أضع أذني على الأرض أستطيع سماع صوت ما بسرعة أكبر من سماعي له في الهواء. أفسر ذلك. 

لأن سرعة الصوت في الأجسام الصلبة أسرع من سرعته في الغازات. 

وصف الصوت 

sound of Description 

تنعكس الموجات الصوتية عن الأجسام الصلبة كجدران الغرفة مثل، وتسمى الموجات الصوتية المنعكسة بالصدى. 

ويمكننا الاستفادة من معرفة الوقت اللازم لعودة الصدى إلى مصدر الصوت في إيجاد المسافة بين المصدر والجسم الذي انعكس عنه. 

تستفيد الخفافيش وبعض الكاميرات وبعض السفن التي تستخدم السونار من هذا المبدأ.