تعتبر وحدة قياس الصوت التي يستخدمها العلماء من الأسئلة المهمة التي عمل عليها علماء الفيزياء في جميع الأوقات ، نظرًا لأهميتها في وجود الناس وأماكن المعيشة ، مثل إدارة الضوضاء والضوضاء في المدن والمناطق الأخرى. وفي مقالتنا ، من خلال الموقع كمرجع ، نتعرف على طبيعة الصوت ووحدات قياسه المختلفة ، وكذلك التعرف على خصائصه ، والعوامل المؤثرة في شدة الصوت ، وحجم هذه الشدة و أنواع الموجات الصوتية.
يبدو
المحتويات
يُعرَّف الصوت في أبسط أشكاله بأنه مجموعة الأصوات التي يتلقاها الجسم من خلال الأذن ، وهو أحد الحواس الخمس التي نمتلكها كبشر ، أو أحد الحواس الست التي تمتلكها الحيوانات عندما يتسبب الصوت في رد فعل. وهو ما يتوافق مع ما سمعه الجسم ، على سبيل المثال ، عندما تقترب الحيوانات المفترسة من قطيع من الغزلان ، والحيوانات التي ترى خطرًا وشيكًا ، وتصدر أصواتًا لتحذير بقية القطيع وتهرب ، وتسمى هذه الأصوات الأصوات الخطابية. في الفيزياء ، الصوت هو الصوت الذي يحدث عندما يهتز شيء ما ويرسل موجات من الطاقة أو الاهتزازات إلى آذاننا.[1]
من خلال أي مواد ينتقل الصوت ببطء؟
ما هي وحدة قياس الصوت؟
وحدة قياس الصوت الأساسية هي الديسيبل ، وتستخدم هذه الوحدة بشكل أساسي للتعبير عن نسبة قيمة ما من خاصية مادية إلى أخرى ، ويتم تعريفها على أنها مقياس لوغاريتمي للوحدات. يمكن أيضًا استخدام هذه الوحدة للتعبير عن الفولتية المرجعية المختلفة أو شدة الصوت ، إلخ. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن شدة الصوت المعبر عنها بالديسيبل في الهواء ستختلف عن شدة الصوت بالديسيبل في الماء. الديسيبل وحدة نسبية مرتبطة بشروط معينة. وافق العلماء على استخدام 1 microPascal كضغط صوت مرجعي تحت الماء ، وفي الهواء ، اتفق العلماء على استخدام ضغط مرجعي أعلى. هذه 20 ميكرو باسكال ، ديسيبل ، وهناك أيضًا وحدات أخرى لقياس الصوت ، وأهمها:[1]
- وحدات الديسيبل: تُستخدم لقياس شدة أو ضغط الصوت ، وتسمى الديسيبلات بالديسيبل وتسمى على اسم السير ألكسندر جراهام بيل ، مخترع الهاتف ومقياس السمع ، وجرس واحد يساوي 10 ديسيبل.
- هيرتز: ما يسمى بوحدة الصوت في النظام الدولي للوحدات ، أو بتعبير أدق ، التردد ، ويبدأ التردد في سماعه من قبلنا عند 20 هرتز ، وعندما يزيد عن 20000 هرتز يطلق عليه الموجات فوق الصوتية.
- الواط: وحدة مساحة تُقاس فيها شدة الصوت بـ SI ، وات لكل متر مربع ، ويُشار إليها بـ W / m².
- باسكال: وحدة SI لضغط الصوت وضغط الصوت هي الفرق بين الضغط الناتج عن الموجة الصوتية وضغط الوسط الذي تنتقل خلاله.
- وحدات Son: وحدة جهارة محسوسة تساوي جهارة نغمة 1000 هرتز 40 ديسيبل فوق العتبة التي تبدأ بصوت واحد.
- الهاتف: مُعرَّف كوحدة لجهارة الصوت الذاتية. يُطلق عليه أيضًا اسم الهاتف ، وهو يساوي مقدار الشدة بالديسيبل لنغمة 1000 هرتز.
- الوحدات الأخرى المرتبطة بالوحدات الأساسية: على سبيل المثال ، الطول الموجي ، معبرًا عنه بالأمتار أو الياردات ، وما إلى ذلك ، والمدة ، معبرًا عنها بوحدات زمنية ، مثل الثواني والدقائق والساعات.
كيفية إنتاج ونقل الصوت
تبدأ عملية إنتاج الصوت عندما يهتز جسم ما ، مما ينتج عنه موجة ضغط. تسبب موجة الضغط هذه حركة اهتزازية للجسيمات في البيئة ، سواء كانت الهواء أو الماء أو الوسائط الصلبة. عندما تهتز الجسيمات ، تتحرك الجسيمات القريبة ، مما يؤدي إلى نقل الصوت إلى أبعد من ذلك من خلال الوسيط. تلتقط الأذن البشرية الموجات الصوتية عندما تهتز جزيئات الهواء داخل الأذن. من نواحٍ عديدة ، تشبه الموجات الصوتية الموجات الضوئية ، وكلاهما يأتي من مصدر معين ويمكن أن ينتشر أو يتشتت بطرق مختلفة ، ولكن على عكس الضوء ، لا يمكن للموجات الصوتية أن تنتقل عبر وسائط مثل الهواء والزجاج والمعادن والماء. آخر.[2]
خصائص الصوت
الخصائص هي خصائص فيزيائية مرتبطة بأصل الصوت وانتقاله وانتشاره وحجمه وكميته في الوسط الذي ينتشر فيه ، مثل الماء والغاز والهواء والمواد الصلبة وغيرها. ومن أهم هذه الخصائص ما يلي:[2]
- التردد: السرعة التي تكمل بها الموجة الصوتية دورة كاملة من القمة إلى القاع والعودة إلى الذروة. بمعنى آخر ، يشير تردد الموجة الصوتية إلى سرعة اهتزاز الصوت المنقول عبر الهواء.
- السعة: تشير إلى مقدار الضغط والتمدد الذي تنتقل عبره الموجة الصوتية ، وهذه السعة تدركها آذاننا على أنها ارتفاع الصوت الذي نتلقاها ، على سبيل المثال ، السعة العالية تعادل الأصوات العالية.
- السرعة: تشير إلى السرعة الدقيقة التي ينتقل بها الصوت وتعتمد على عوامل مختلفة مثل الرطوبة والكثافة ودرجة الحرارة وما إلى ذلك.
- Timbre أو طابع الصوت: يتم تعريف Timbre على أنه: إذا كان هناك صوتان مختلفان لهما نفس التردد والسعة ، فإنهما بحكم التعريف لهما رنين مختلف.
- الطول الموجي: الطول الموجي للموجة الصوتية ، يشار إليه عادة بالرسم البياني الذي يمثل تغيرات ضغط الموجات الصوتية ، هو المسافة المادية بين قمتين متتاليتين لموجة صوتية.
- المدة: هي مقدار الوقت الذي تستغرقه النغمة ويمكن وصفها بأنها طويلة أو قصيرة أو تستغرق وقتًا طويلاً. تؤثر مدة النغمة على الجرس وإيقاع الصوت.
- انعكاس الموجات الصوتية: عندما تصطدم الموجات الصوتية بسطح صلب أو خفيف ، فإنها تنعكس مرة أخرى في نفس البيئة ، وتخضع الموجات الصوتية لقوانين الانعكاس تمامًا مثل موجات الضوء.
- انكسار الموجات الصوتية: يحدث انكسار الصوت عندما تتغير كثافة الغلاف الجوي الذي يتحرك فيه ، ومع ارتفاع درجة الحرارة تقل كثافة الغاز.
- انحراف الموجة الصوتية: تمتلك الموجات الصوتية القدرة على الانكسار من خلال العوائق ، لذا فإن الفتحة الصغيرة نفسها ستعمل كمصدر صوت محلي إذا كان هناك ثقب صغير في الباب.
أنواع الموجات الصوتية
تنقسم الموجات الصوتية إلى عدة أنواع حسب المواد التي تتكون منها الموجة ، مثل حركة الجسيمات في الوسط ، ونوع الوسيط الذي تحدث فيه الموجة ، وغيرها ، ومن أهم هذه الأنواع:[3]
- الموجات الصوتية الطولية: الموجات التي تكون فيها حركة الجسيمات في الوسط موازية لاتجاه انتقال الطاقة مثل الموجات الصوتية في الهواء والسوائل.
- الموجات الصوتية الميكانيكية: تتطلب موجات تتطلب مدخلاً أوليًا للطاقة من أجل نقل الطاقة عبر وسط للانتشار. تعتمد بشكل أساسي على اهتزازات المادة ، ومن الأمثلة في الطبيعة أمواج المياه والموجات الزلزالية وغيرها.
- موجات ضغط الصوت: موجة نمطية منتظمة لمناطق الضغط المرتفع والمنخفض ، وتعتمد على ضغط وخشونة الموجات الصوتية ، مثل الموجات الصوتية التي تدركها الأذن البشرية.
- الموجات الصوتية المستعرضة: تهتز موجات القص عموديًا على اتجاه الموجة وتنتقل بسرعة أبطأ من الموجات الطولية. يمكن إنشاء الموجات الصوتية المستعرضة فقط في المواد الصلبة.
العوامل المؤثرة في شدة الصوت
يتم تحديد شدة الصوت بطريقة بسيطة ، على سبيل المثال ، من خلال الإدراك الذاتي لضغط الصوت ، ويتأثر هذا الضغط بالعديد من العوامل المختلفة ، بحيث يكون الصوت هادئًا أو مرتفعًا أو مرتفعًا جدًا ، وما إلى ذلك ، أهمها الذي:[3]
- ما هي الوسيلة: يمكن للصوت أن ينتقل عبر الغازات والسوائل والمواد الصلبة. على سبيل المثال ، ينتقل الصوت بشكل أسرع عبر المواد الصلبة لأن جزيئاته متراصة بإحكام ، وهذا يسمح للموجات الصوتية بنقل الاهتزازات بسرعة من جزيء إلى آخر.
- الضغط والتأرجح: عندما يمر الصوت عبر وسيط ، تتسبب طاقته في تحريك الجزيئات ، مما يؤدي إلى تناوب الضغط والخلخلة ، وهذا يؤثر بشكل مباشر على شدة الصوت.
- الضغط والكثافة: حيث أن تردد الحركة التوافقية البسيطة يتناسب طرديًا مع صلابة وضغط الجسم المتذبذب ، وكلما زادت كثافة الوسط قلت سرعة الصوت ، وهذا يؤثر على شدة الصوت وسرعته. … …
- الضغط والسعة: التغير في الضغط يتناسب مع اتساع الاهتزاز ، وتتوافق هذه العلاقة مع حقيقة أن الموجة الصوتية ناتجة عن بعض الاهتزازات ، وكلما زادت سعة ضغطها زاد ضغط الهواء في الصوت . ينبعث.
- الانتشار: عندما يهتز جسم ما ، فإنه ينتج طاقة حركية تنتقل عن طريق الجسيمات في وسط على شكل حلقة ، والتي تتناثر وتتضخم أثناء تحركها عبر الهواء ، حيث يتم نقل طاقتها الحركية إلى الجسيمات القريبة ، وكذلك القدرة على الانتشار. هذا ما يؤثر على شدة الصوت.
قانون حساب قوة الصوت
تُعرف كمية الطاقة التي تنتقل عبر منطقة معينة من الوسيط لكل وحدة زمنية باسم شدة الموجة الصوتية. كلما زادت سعة اهتزاز جسيمات الوسط ، زادت سرعة نقل الطاقة من خلاله وزادت شدة الموجة الصوتية. لذلك ، الشدة تساوي الطاقة مقسومة على الوقت أو المنطقة أو المنطقة. وبما أن نسبة الطاقة مقسومة على الوقت تساوي كمية الطاقة ، فإن الكثافة هي مجرد طاقة مقسومة على المنطقة أو المنطقة ، وبالتالي تصبح المعادلة:[4]
- شدة الموجة الصوتية = منطقة الطاقة
الوحدات النموذجية للتعبير عن شدة الموجة الصوتية هي الواط لكل متر 2 ، ولكن غالبًا ما يتم الإبلاغ عن مستويات شدة الصوت بالديسيبل بدلاً من الواط لكل متر مربع. تتعلق أسباب اختيار الوحدات بكيفية إدراكنا للأصوات. ترى آذاننا الصوت بشكل أكثر دقة من حيث لوغاريتم الديسيبل ، وليس من حيث الشدة التي يحددها السير ألكسندر جراهام بيل مباشرة.
يسمى انعكاس الموجات الصوتية تجاه السماعة
مقياس مستوى الصوت وتطبيقاته
إنه جهاز يتكون من ميكروفون ومضخم ومستشعر معالجة الإشارة وشاشة أو شاشة. في آلية العمل ، يقوم الميكروفون بتحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية مكافئة ، وتكون الإشارة الكهربائية من الميكروفون عند مستوى منخفض جدًا ، لذلك يتم تضخيمها بواسطة مكبر للصوت قبل معالجتها بواسطة المعالج. أوزان وقت الإشارة ، على النحو المحدد في المعايير الدولية ، والتي تتوافق معها عدادات مستوى الصوت. تُستخدم عدادات مستوى الصوت بشكل شائع لقياس الضوضاء من مجموعة متنوعة من المصادر والتحكم فيها ، بما في ذلك المواقع الصناعية وحركة المرور على الطرق والسكك الحديدية وغيرها من الإنشاءات أو المواقف الحضرية النموذجية مثل الحفلات الموسيقية والأحداث الترفيهية وما إلى ذلك.[4]
وهكذا وصلنا إلى ختام مقالنا بعنوان “ما هي وحدة قياس الصوت” ، وبفضله تعرّفنا على طبيعة الصوت وأنواع الموجات الصوتية ووحدات قياسها المختلفة ، فضلاً عن المعلومات. حول الخصائص والعوامل التي تؤثر على شدة الصوت وما هو قانون قياس الشدة وهيكل مقياسها.