بسم الله الرحمن الرحيم .... والحمدلله رب العالمين..
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته,,
سوف أحاول في هذا الموضوع عرض خصائص الصوت عن طريق التركيز على ما أعتقده أنه قد يكون جديد على البعض , والمرور بشكل سريع ومختصر على ما أعتقده معروف.. لكي تكون الفائدة و المتعة أكبر
'> ..
كما أن 70% تقريباً من الموضوع ترتكز على ترجمة فصل الصوت من هذا الرابط
http://www.glenbrook.k12.il.us/gbssci/phys/Class/sound/u11l1a.html >> وعموماً سوف أذكر المصادر في النهاية..
-------------------------------------------
نعلم أنه يمكن وصف الموجات بإنها عبارة عن إضطراب تنقل الطاقة من مكان إلى أخر.
وأحياناً تحتاج لوسط للإنتقال كالموجات الصوتية ...والوسط يمكن أن نتخيله على أساس أنه عبارة عن سلسة من الجسيمات المترابطة.
طبيعة الموجات الصوتية ( نستطيع وصفها بثلاث صفات ( أو تسميات ) :: 1) موجــــات ميكانيكية..عندما يهتز الجسم ينتج إضطراب ينتشر هذا الإضطراب خلال الوسط فيسبب ذلك إنتقال الطاقة من موقع لإخر.. فعندما ننظر لعملية الإنتشار نرى أن كل جسيم في الوسط ينقل الطاقة للجسيم الذي يليه عن طريق تفاعلات ميكانيكية تتجلى في إزاحة الجسم عن موضع إتزانة فيسبب فيسبب دفع للجسم الذي يليه وهكذا..
وغالباً ماتمثل الموجات الصوتية في الفصل عن طريق ضرب الشوكة الرنانة بمطرقة فتهتز شوكتيها للأمام والخلف فتحدث إضطراب ينتقل إلى جسيمات الوسط المحيط ( وهو في هذه الحالة الهواء)
وللمعلومية قد لا نسمع صوتأثناء ذلك , لإن تردد الشوكة الرنانة قد يكون كبير , فمثلاً لو إستخدمنا تردد يساوي 256 هيرتز .. فإننا نستطيع أن نلاحظة عن طريق الرؤيا , وذلك بوضعه في غرفة مظلمة و إستخدام مصباح وميضي ينتج فلاش ضوئي بتردد 512 هيرتز ( نلاحظ أنه ضعف تردد الشوكة) بتالي نستيطع أن نلاحظ تذبذبها للأمام والخلف.
2) موجـــات طوليةوهو أفضل وصف لها , فتوضف على أساس أنها الإضطراب الذي يسبب تحرك جزئيات الوسط في إتجاه موازي لإتجاه إنتقال الطاقة التي تحملها..
فعندما يتحرك الجسم المهتز للأمام ( أو اليمين) فإنه يضغط جزيئات الوسط في مساحة صغيرة وعندما يتحرك للخلف ( أو اليسار) فإنه تنتشر الجزيئات التي ضغطها في مساحة أكبر .. فيتكون لدي مايسمى بالتضاغطات والتخلخلات..
3) الموجـــات الضغطيةعندما يتحرك الجسم المهتز للأمام فإن المنطقة القريبة منه تعاني من التضاغط ( بمعنى تصبح منطقة ذات ضغط مرتفع ), وعندما يهتز للخلف تعاني المنطقة القريبه من التخلخل ( بمعنى منطقة ذات ضغط منخفض) , وبتالي عندما تعاني المنطقة نفسها من تضاغط ثم تخلخل ثم تضاغط نستطيع أن نطلق على ذلك طول موجة ضغطية.. ونعبر عنه بالرسم التالي ..
>> مع ملاحظة أن كوننا إستخدمنا الرسمة الجيبية , فذلك لا يعني أن الصوت ينتقل بذلك الشكل بل هي مجرد محاولة لتوضيح الطبيعة الموجية لتغيرات الضغط مع الزمن..
عندما يكون الموشر عند الصفر فهذا دليل أنه لا يوجد هناك إضطراب ضغطي بل الضغط طبيعي عند تلك النقطة..
>>>> عموماً نلاحظ أن كل ما سبق يمكن إستنتاجه من بعضه البعض , ولكن تم تفصيله لتركيز المفهوم. خصائص الموجات الصوتية نعلم أن التردد هو مقلوب الزمن الدوري , والزمن الدوري هو الزمن الازم لحدوث موجة كاملة..
كما أن الإنسان يستطيع أن يصدر موجات بين 85 و 1100 هيرتز ولكنه يستطيع سماع النطاق المحصور بين 20 إلى 20000 هيرتز... و مايقل عن 20 هيرتز يسمى تحت السمعي ومايزيد عن 20000 هيرتز يسمى فوق السمعي..
وسبحان الله نجد أنه تبعاً لإختلاف المخلوق يختلف المدى السمعي حيث نجد أن الكلاب تتمتع بمدى من 50 إلى 45000 هيرتز...
والقطط من 45 إلى 85000 هيرتز...
والخفافيش التي تعتمد بشكل كبير على الصوت وتحديد المواقع عن طريق رجع الصدى يمتد مداها إلأى 120000 هيرتز ..
والدلافين إلى 200000 هيرتز..
أما الفيلة فلها قدرة على إدراك التحت سمعية بشل كبير حيث أن نطاقها يمتد من 5 إلى 10000 هيرتز..
1) درجة الصوت : وتتعلق بالتردد..
2) نوعية الصوت: تعتمد على عدد التوافقيات المكونة لصوت والسعة النسبية المختلف لهذه التوافقيات - يقصد بالتوافقيات الترددات الطبيعية لمادة- فإذا كانت جميع الأصوات موجات جيبية نقية , فإن هذا سوف يفقد الأصوات قدراً كبيراً من تنوعها ...
والشخص المدرب يستطيع أن يميز بين صوت تراكب أو تداخل موجتين صوتيتين أصدرتا في نفس اللحظة الفرق بينهما 2 هيرتز وبين الموجة النقية... ومعظم الناس يستطيعون التميز بين موجتين يفصل بينهما 7 هيرتز...
كما أنه ليس من السهل تحديد درجة الصوت وخاصةً إذا كان الصوت معقداً كصوت البيانوا أو الكلارنيت , ذلك ان درجة الصوت في مثل هذه الحالات ليست مرادفاً لتردد لإن الصوت يحتوي على عدة موجات مختلفة في التردد ومتساوية تقريباً في السعة,, ويوجد بين الناس من يعانون ضعفاً غير عادي في السمع وقد لا يعلمون هم أنفسهم بذلك؟! إذ لا يستطيعون هؤلاء سماع أي صوت يزيد تردده عن 6000 هيرتز... وحيث أن معظم الأصوات التي نسمعها تتكون جزئياً على الأقل من ترددات أقل من هذه القيمة فإن هؤلاء يمكنهم سماع الأصوات المسموعة لغيرهم ,, مع ذلك فإن نوعية الأصوات التي يسمعونها تختلف تماماً عن نوعية الأصوات التي يسمعها شخص ذو سمع عادي.. ويتضح لنا من ذلك أن نوعية الصوت ودرجة الصوت خاصيتان معقدتان وغير موضعيتان إلى حد كبير..
وهنا يأتي سؤال ياترى ماهو الفرق بين الموسيقى والإزعاج ؟؟ الموسيقى تنتج عن خليط من الموجات الصوتية والتي تتميز بوجود نسبة صحيحة بين تردداتها المكونة لنوتة الغنائية..
بمعنى أن الفرق الأساسي بين الموسيقى والإزعاج هو أن التردادات المكونة للإزعاج لا يوجد بينها علاقة رياضية واضحة بعكس الموسيقى ..
وقد وجدو بالتجليل الفيزيائي للأصوات الموسيقية عدت فترات أو علاقات تربط بين الترددات المكونة للموسيقة.. أبسطها , هي الموسيقى الصادرة عندما نصدر في نفس اللحظة موجتان صوتيتان نسبة ترددهما لبعضهما 2:1 وتسمى الفترة الفاصلة بينهما بالثمانية.. وهذا شكلها...
ونلاحظ أنها منتظمة ودورية..
مثال أخر عن موجتان نسبة ترددهما لبعضهما 3:2 وتسمى الخماسية ..
ونلاحظ أيضاً أنها منتظمة ودورية ..
أمثلة على الفترات ::
Interval FrequencyRatio Examples
Octave 2:1 512 Hz and 256 Hz
Third 5:4 320 Hz and 256 Hz
Fourth 4:3 342 Hz and 256 Hz
Fifth 3:2 384 Hz and 256 Hz
مثال على الإزعاج نأخذ الترددين 37:20 نلاحظ أنه ليس هناك علاقة رياضية بسيطة تربط بينهما , لذلك يكون الناتج موجة غير منتظمة ولا دورية ..
3) شدة الصوت: هي مقدار الطاقة الماره عبر وحدة المساحات في وحدة الزمن .. ويمكن أن نقول أنها القدرة عبر وحدة المساحات, ونستطيع أن نعبر عنها بسعة الموجة..
وتقل الشدة مع زيادة المسافة عن المصدر , وذلك يرجع لحقيقة إنتشار الموجة الصوتية على شكل دائري ( في بعدين ) وكروي (في ثلاث أبعاد) بتالي تكبر المسافة عماكانت عليه في البداية فتقل الطاقة في وحدة المساحات....
وهذا يقودنا إلى العلاقة العكسية بين الشدة ومربع المسافة الفاصلة بين المصدر والكاشف..
أقل شدة تستطيع أذن الإنسان إدراكها تصل إلى 1×10^-12 واط \متر تربيع..
عندما توجد هذه الشدة في الوسط فإنها تسبب زيادة في الضغط تساوي 0,3 من جزء من البليون لضغط الجوي الواحد .. وتسبب إزاحة لجزيئات الهواء مقدارها واحد من البليون من السنتيمتر >>> رغم ذلك تستطيع الأذن أن تدركها .. سبحان الله.
وتسمى هذه القيمة بحد العتبة .. وعند هذه القيمة فإن المقياس بديسبل dB يساوي صفر ..
ومدى الشدة التي يستطيع الإنسان إدراكها تصل إلى بليون مرة أكثر من هذه القيمة ,, ونظراً لكبر المدى فإننا نستخدم للتحديد القيمة بديسبل مايلي :: نأخذ لوغرتم الفرق بالأس ثم نظربه في 10 .. فتنتج لنا القيمة بالديسبل ..
مثـــــال::
عندما تكون لدي شدة مقدارها 1×10^-10 ( أي أكثر من حد العتبة 100 مرة) فإنها تقدر
بالديسبل =
10LOG100=20 dB
بتالي نرى أن مدى الشدة قبل أن نصل للألم يتراوح بين 0 و 120 ديسبل ..
أمثـــــلة على شدة بعض المصادر ::
حفيف الأوراق = 10 dB
الهمس = 20 dB
الحديث العادي =60 dB
زحمة المرور = 70 dB
صوت المكنسة = 80 dB
المستوى الأعلى لمسجل واك مان = 100 dB
عتبة الألم = 130 dB
الطائرة النفاثة = 140 dB
الثقب الوري لطبلة الأذن = 160 dB
يجب الإنتباه للفرق بين جهارة الصوت و شدته حيث أن الشدة هي كمية حقيقة , بينما الجهارة قد تكون وهمية قليلاً لإنها تعتمد على عدة عوامل تؤثر على حكمنا بالنسبة لتقرير مدى شدة الصوت.. حيث أن نفس الصوت قد يختلف مستوى جهارته بالنية للأفراد..
1) العمر يؤثر فبتأكيد انك تسمع الصوت أكثر جهارة من جدتك..
2) تردد الصوت .. حيث أنه قد يصدر صوتان لهما نفس الشدة ولكن يختلفان في التردد , فختلاف التردد قد يؤدي بنا إلى الإحساس أن أحدهما أكثر جهارة من الأخر ,, وذلك لإن إذن الإنسان تميل إلى تكبير الأصوات الواقعة بين تردد 1000 إلى 5000 لذلك الأصوات التي في هذا النطاق تبدو أكثر جهارة من غيرها من الترددات التي لها نفس الشدة ...
>>>> وهذا يكشف لنا بعض الغموض والتساؤل عن السبب في عدم سماعنا لترددات المسموعة مثلاً 20 هيرتز رغم وجودها , وذلك لإن الشدة المطلوبة لها لكي نسمعها تكون كبيرة بينما الصوت الذي تردده 100 هيرتز نحتاج أن تكون شدته تقريباُ 30 ديسيبل لكي نسمعه ... أما الصوت الذي تردد 1000 فيكفي أن تكون شدته تقريباً 5 ديسيبل لكي نستطيع سماعه..
>>> أنظر للمنحنيات فكل منحى يمثل جهاره متساوية لكل النقاط التي يمر بها رغم إختلاف الترددات واشدتها .. على سبيل المثال : فعلى سبيل المثال الصوت الذي تردده 300 هيرتز وشدته 40 ديسيبل له جهاره مثل الصوت الذي تردده 1000 وشدته 30 ديسيبل.
>>> ورغم ماسبق ذكره عن الفرق بين الجهارة والشدة ,, إلا أنه لا بأس أن نستدل على مستوى شدة الصوت عن طريق جهارته..
عرض المشاركات
'> 
