�الوحدة الاولى (الصوت)�الدرس : الموجات الصوتية �
اهداف الدرس :
ان يوضح كيف تتكون الموجات الصوتية
ان ييبين الخصائص التي تشترك فيها الموجات الصوتية مع الموجات الاخرى
حقيقة أم رأي :هل من المناسب بناء المنازل بالقرب من المطارات ؟ أدعم رأيي بحقائق .
رأي: ليس من المناسب بناء المنازل بالقرب من المطارات.
حقيقة: الأصوات الصادرة من الطيران تسبب اهتزاز المنازل المجاورة للمطار ويمكن أن تتسبب في دمار هذه المنازل.
التهيئة الحافزة :
قناة essafebrahem
الفكرة الرئيسة :
إن الموجات الصوتية عبارة عن تغيرات في الضغط تنتقل في صورة موجات طولية ويمكن أن تستشعر أذن الإنسان الكثير منها .
قناة essafebrahem
الموجات الصوتية
يعتبر الصوت شيئًا أساسيًا في حياة الإنسان والعديد من المخلوقات الحية الأخرى،
ثمة العديد من خصائص الصوت
المألوفة لديك في حياتك اليومية ومنها
مستوى الصوت ونغمته وطبقته.
تُعدّ بعض أنماط الصوت من ميزات الكلام، في حين يُعتبَر بعضها من ميزات فرقة
موسيقية معينة.
أهمية الصوت -: يستخدم الصوت كوسيلة اتصال وتواصل في حالات كثيرة منها :
١- التفاهم والتخاطب ٢- التعبير عن المشاعر المختلفة مثل الفرح ، الحزن ، الغضب. ٣- التسلية والترفيه والاستمتاع: صوت الآلات الموسيقية. ٤- التنبيه والتحذير: كصوت الجرس أو صوت زامور السيارة. ٥- الإعلان والمناداة . ٦- التعرف على الأشياء: مثل صوت خرير الماء ، بوق الشاحنة ، نقيق الضفدع ، صوت الصواريخ.
قناة essafebrahem
4- وعندما تتحرك الحافة إلى الخلف، ترتد جزيئات الهواء عن الجرس بسرعة متجهة أقل.
خصائص وكشف الصوت
1- ضع أصابعك على حنجرتك وأنت تهمهم أو تتكلم. هل تشعربالاهتزازات؟
2- اهتزاز الجرس يشبه اهتزاز احبالك الصوتية أو مكّبر صوت(مسجّل) أو أي مصدر آخر للصوت.
3- وعندما يهتز الجرس إلى الخلف والأمام، تصطدم حافة الجرس بجزيئات الهواء، فتدفع جزئيات الهواء إلى الأمام عندما تتحرّك الحافة إلى الأمام، بمعنى أنّ جزئيات الهواء ترتد عن الجرس بسرعة متجهة أكبر من السرعة المتجهة لارتدادها في حالة عدم تحرك الجرس.
ضغط مرتفع
ضغط منخفض
قناة essafebrahem
4- وإذا ركزت على بقعة واحدة، فستجد أنّ مستوى ضغط الهواء يرتفع وينخفض
وبهذه الطريقة، تنتقل تغيّرات الضغط عبر المادة
1- تُشكِّل حركة الجرس إلى الأمام منطقة يكون فيها ضغط الهواء أعلى قليلً من المتوسط،
2-وتُشكِّل الحركة إلى الخلف منطقة ذات ضغط أقل قليلً من المتوسط.
3- تؤدي التصادمات بين جزيئات الهواء إلى انتقال تغيرات الضغط بعيدًا عن الجرس في الاتجاهات كلها.
ضغط مرتفع
ضغط منخفض
خصائص وكشف الصوت
قناة essafebrahem
لكي يسهل استيعاب الموجات الصوتية والتعامل معها بطريقة رياضية يتم التعبير عنها عادة عن طريق منحنيات موجية .
حيث تُمثل 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 .
ضغط منخفض
ضغط مرتفع
قناة essafebrahem
ويُعدّ الصوت موجة طولية لأن حركة الجزيئات في الهواء موازية لاتجاه حركة الموجة.
وصف الصوت
Description of sound
يُطلَق على انتقال التذبذبات الناتجة عن تغيرات الضغط عبر المادة اسم الموجة الصوتية.
سعة الموجة
هي شدة أو قوة إشارة الموجة الصوتية ,ونستدل عليها في المنحنى الموجي من خلال ارتفاع الموجة .
وكلما زاد ارتفاع الموجة كان الصوت عالي أكثر.
( عندما ترفع صوت التلفاز مثلاً فإنك تزيد من سعة موجة الصوت الصادر منه )
قناة essafebrahem
التأكد من فهم النص قدِّر سرعة الصوت عبر الهواء عند مستوى سطح البحر إذا كانت درجة الحرارة تصل إلى 250C
حيث تزداد سرعة الصوت بمعدل0.6 m/s لكل زيادة في درجة حرارة الهواء مقدارها°1C
وصف الصوت
Description of sound
وسرعة الصوت في الهواء الذي له درجة حرارة الغرفة 200C وضغط مساو للضغط الجوي عند مستوى سطح البحر، تساوي 343m/s
تعتمد سرعة الصوت على الوسط الذي ينتقل خلاله؛ (صلب ،سائل ،غاز)وتتغير سرعة الصوت في الهواء باختلاف درجة حرارته،
قناة essafebrahem
الطول الموجي
الطول الموجي
الضغط
قناة essafebrahem
لماذا يُعدّ الصوت موجة طولية؟ لأن حركة الجزيئات في الهواء موازية لاتجاه حركة الموجة.
يمثل نابض حلزوني لولبي
التذبذبات التي تُحدِثها موجة صوتية.
وبينما تنتقل الموجة الصوتية عبر الهواء، يرتفع ضغط
الهواء وينخفض، ويمكن استخدام منحنيات الجيبية للتعبير عن تغيرات الضغط. لاحظ أن المواقع Z,Y,X
تبين أنّ الموجة هي التي
تنتقل وليست المادة
وصف الصوت
Description of sound
قناة essafebrahem
لماذا لا يُمكِن للصوت أن ينتقل في الفراغ؟
لأنه لا توجد جسيمات لكي تتصادم وتنقل الموجات الصوتية.
وصف الصوت
Description of sound
تكون سرعة الصوت عمومًا في الأجسام الصلبة والسوائل أكبر منها في الغازات.لماذا؟
كلما كانت المسافة بين جزيئات الوسط الناقل أصغر كلما سهل نقل الاهتزاز من جزيئة إلى أخرى , وبالتالي وقت أقل لنقل الإشارة الصوتية من جزيئة لأخرى وسرعة صوت أكبر.
التفكير الناقد :
عندما أضع أذني على الأرض أستطيع سماع صوت ما بسرعة أكبر من سماعي له في الهواء. أفسر ذلك.
أختبر نفسي
لأن سرعة الصوت في الأجسام الصلبة أسرع من سرعته في الغازات.
قناة essafebrahem
ويمكننا الاستفادة من معرفة الوقت اللازم لعودة الصدى إلى مصدر الصوت في إيجاد المسافة بين المصدر والجسم الذي انعكس عنه.
تنعكس الموجات الصوتية عن الأجسام الصلبة كجدران الغرفة مثلً، وتسمى الموجات الصوتية المنعكسة بالصدى.
وصف الصوت
Description of sound
تستفيد الخفافيش وبعض الكاميرات وبعض السفن التي تستخدم السونار من هذا المبدأ.
قناة essafebrahem
31 . إذا صرخت في وادٍ وسمعت صدى الصوت بعد مرور3.0s فما مقدار بعد حافة الوادي عنك؟ علماً بأن سرعة الصوت 343m/s
31. If you shout across a canyon and hear an echo 3.0 s later, how wide is the canyon? (Level 1)
3.0s هي زمن ذهاب الصوت ثم عودته
قناة essafebrahem
وكما عرفت سابقًا فإنّ تردد الموجة
وطولها يرتبطان بسرعتها من خلال المعادلة التالية
وصف الصوت
Description of sound
يمكن أن تتداخل موجتان صوتيتان مما يتسبب في تكوين مناطق تُدعى مناطق الخفوت
عند التداخل الهدام حيث يكون الصوت عندها ضعيفًا جدًا. ومناطق التداخل البناء حيث يكون الصوت عندها عالي
قناة essafebrahem
الكشف عن موجات الضغط
Detection of pressure Waves
ويتكوّن الميكروفون من قرص رقيق يهتز استجابة للموجات الصوتية، فينشأ عن ذلك إشارة كهربائية.
تُحوِّل مراقبات الصوت
الطاقة الصوتية - طاقة حركة الجزيئات المهتزة للوسط الذي يُنتقَل خلاله –
إلى شكل آخر من أشكال الطاقة.
يُعدّ الميكروفون أحد المراقبات
الشائعة حيث يحوّل الطاقة الصوتية
إلى طاقة كهربائية.
قناة essafebrahem
الكشف عن موجات الضغط
Detection of pressure Waves
4-وتُنشِّط هذه الشعيرات الخلايا العصبية التي ترسل بدورها نبضات إلى المخ وتولّد الإحساس بالصوت.
تُعدّ أذن الإنسان مراقبًا صوتيًا يستقبل
موجات الضغط( موجات الصوت ) ويُحوِّلها إلى نبضات كهربائية.
1-عندما تدخل الموجات الصوتية القناة
السمعية، يهتز الغشاء الطبلي الذي يُطلق عليه طبلة الأذن.
2- ثم تنقل ثلاث عظام صغيرة ( المطرقة والسندان والركاب )في الأذن الوسطى هذه الاهتزازات إلى سائل في القوقعة.
3- تلتقط شعيرات صغيرة تُبطِّن
القوقعة الحلزونية ترددات معيّنة في السائل المتذبذب.
قناة essafebrahem
لذا يتطلب فهم آلية عمل الأذن وتعقيداتها معرفة بعلم الفيزياء والأحياء.
الكشف عن موجات الضغط
Detection of pressure Waves
تستشعر الأذن الموجات الصوتية لمدى واسع من الترددات وهي حساسة لمدى كبير
جدًا من السعات.
وتستطيع حاسة السمع لدى الإنسان التمييز بين
العديد من الأنواع المختلفة للصوت.
ويُعدّ تفسير الأصوات في الدماغ أمرًا معقدًا ولم يُفهَم تمامًا.
وأُذُن الإنسان ليست حساسة بالتساوي للترددات كلها.
فلا يستطيع أغلب الأشخاص أن يسمعوا أصواتًا تقل تردداتها عن 20Hz
أو تزيد عن 16000Hz
قناة essafebrahem