ما هي وحدة قياس الصوت التي يستخدمها العلماء، من القضايا المهمة التي عمل عليها علماء الفيزياء في جميع الأوقات، لأهميتها في أماكن التواجد البشري والتعايش، مثل إدارة الضوضاء والضوضاء في المدن و مناطق مأهولة أخرى، وفي مقالتنا هذه، سنتعرف على ماهية الصوت ووحدات قياسه المختلفة، وكذلك التعرف على خصائصه، والعوامل التي تؤثر على شدة الصوت، وحجم هذه الشدة وأنواع الصوت. أمواج.
محتويات
يبدو
يُعرَّف الصوت في شكله البسيط بأنه مجموعة من الأصوات التي يتلقاها الكائن الحي عبر الأذن، وهو أحد الحواس الخمس التي نمتلكها كبشر، أو أحد الحواس الست التي تمتلكها الحيوانات، حيث ينتج الصوت رد فعل متسق مع ما يسمعه الكائن الحي، على سبيل المثال، عندما تقترب الحيوانات المفترسة من قطيع من الغزلان، فإن الحيوانات التي شهدت خطرًا وشيكًا تصدر أصواتًا لتحذير بقية القطيع والهروب، وتسمى هذه الأصوات بلاغية. إنه الصوت الذي ينشأ عندما يهتز شيء ما ويرسل موجات من الطاقة أو الاهتزازات إلى آذاننا.
ما هي وحدة قياس الصوت
وحدة القياس الرئيسية للصوت هي الديسيبل، وتستخدم هذه الوحدة في المقام الأول للتعبير عن نسبة قيمة خاصية مادية إلى أخرى، ويتم تعريفها على أنها مقياس للوحدات اللوغاريتمية. يمكن أيضًا استخدام هذه الوحدة للتعبير عن ضغوط مرجعية مختلفة أو شدة صوت، إلخ. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن شدة الصوت بالديسيبل في الهواء ستكون مختلفة عن ديسيبل في الماء. وحدة الديسيبل هي وحدة نسبية مرتبطة بشروط معينة. وافق العلماء على استخدام 1 ميكروباسكال كمرجع. ضغط الصوت تحت الماء، بينما اتفق العلماء في الهواء على استخدام ضغط مرجعي أعلى، فهو 20 ميكرو باسكال لكل ديسيبل، وهناك أيضًا وحدات قياس أخرى للصوت، وأهمها
- وحدات الديسيبل تُستخدم لقياس شدة أو ضغط الصوت، ويُرمز إلى الديسيبل بالديسيبل وسميت على اسم السير ألكسندر جراهام بيل، مخترع كل من الهاتف ومقياس السمع، والجرس الواحد يساوي 10 ديسيبل.
- Hertz والتي تشير إلى وحدة الصوت في النظام الدولي للوحدات، أو التردد، بشكل أكثر دقة، ويبدأ التردد في سماعه من قبلنا من 20 هرتز، وعندما يتجاوز 20000 هرتز، يطلق عليه الموجات فوق الصوتية.
- واتس هي وحدة المساحة التي تُقاس فيها شدة الصوت في النظام الدولي للوحدات، والتي تُقاس بالواط لكل متر مربع، ويُرمز لها بـ w / m².
- باسكال هو وحدة ضغط الصوت في النظام الدولي للوحدات، وضغط الصوت هو الفرق بين الضغط الذي ينتج موجة صوتية والضغط البيئي للوسط الذي يمر من خلاله.
- إنها وحدات وحدة الحجم المدرك، والتي تساوي حجم نغمة 1000 هرتز عند 40 ديسيبل فوق العتبة، بدءًا من الصوت.
- الهاتف يُعرَّف على أنه وحدة جهارة ذاتية، ويسمى أيضًا هاتفًا، وهو يساوي عدد الشدة بالديسيبل لنغمة 1000 هرتز.
- الوحدات الأخرى المتعلقة بالوحدات الأساسية مثل الطول الموجي الذي يعبر عنه بالأمتار أو الياردات وغيرها، والمدة التي يتم التعبير عنها بوحدات زمنية، مثل الثانية والدقيقة والساعة.
كيفية إنتاج ونقل الصوت
تبدأ عملية إنتاج الصوت عندما يهتز جسم ما، مما ينتج عنه موجة ضغط، وتؤدي موجة الضغط هذه إلى حركة اهتزازية للجسيمات في الوسط المحيط، سواء كان الهواء أو الماء أو وسطًا صلبًا، وعندما تهتز الجسيمات، تتحرك الجسيمات أقرب، تنقل المزيد من الصوت عبر الوسط، تكتشف الأذن البشرية الموجات الصوتية، عندما تهتز جزيئات الهواء بأجزاء صغيرة داخل الأذن من نواح كثيرة، تشبه الموجات الصوتية موجات الضوء، وكلاهما ينشأ من مصدر معين ويمكن توزيعه أو تشتيته بوسائل مختلفة ولكن على عكس الضوء، لا يمكن للموجات الصوتية أن تنتقل إلا عبر وسيط، مثل الهواء والزجاج والمعادن والماء وغيرها.
خصائص الصوت
الخصائص هي الخصائص الفيزيائية التي تتعلق بحدوث ونقل وانتشار وحجم وكمية الصوت في الوسط الذي ينتشر فيه، مثل الماء والغاز والهواء والمواد الصلبة وغيرها. ومن أهم هذه الخصائص ما يلي
- التردد السرعة التي تكمل بها الموجة الصوتية دورة كاملة، من الذروة إلى الوادي والعودة إلى الذروة مرة أخرى. بمعنى آخر، يشير التردد في الموجة الصوتية إلى سرعة اهتزاز الصوت المنقول عبر الهواء.
- السعة تشير إلى مقدار الضغط والتوسع الذي تنتقل خلاله الموجة الصوتية، وتعتبر آذاننا هذه السعة بمثابة حجم الصوت الذي نتلقاها، على سبيل المثال، السعة العالية تعادل الأصوات المرتفعة.
- السرعة ما يُفهم منها هو السرعة الدقيقة التي ينتقل بها الصوت، وتعتمد على عدة عوامل، مثل الرطوبة، والكثافة، ودرجة الحرارة، إلخ.
- Timbre أو طابع الصوت يتم تعريف Timbre كما لو كان هناك صوتان مختلفان لهما نفس التردد والسعة، ثم بحكم التعريف لهما رنين مختلف.
- الطول الموجي الطول الموجي للموجة الصوتية، ويسمى بشكل عام الرسم البياني الذي يمثل تغيرات ضغط الموجات الصوتية، وهو المسافة المادية بين قمتين متتاليتين لموجة صوتية.
- المدة هي مقدار الوقت الذي تستمر فيه النغمة، ويمكن وصفها بأنها طويلة أو قصيرة أو بطيئة، حيث تؤثر مدة النغمة على الجرس وإيقاع الصوت.
- انعكاس الموجات الصوتية عندما تلتقي الموجات الصوتية بسطح صلب أو خفيف، فإنها ترتد عن نفس الوسط وتتبع الموجات الصوتية قوانين الانعكاس مثل موجات الضوء.
- انكسار الموجات الصوتية يحدث انكسار الصوت مع تغير كثافة الغلاف الجوي الذي يتحرك فيه، وكلما زادت درجة الحرارة تقل كثافة الغاز.
- حيود الموجة الصوتية تمتلك الموجات الصوتية القدرة على الانحناء عبر الحواجز، لذا فإن الثقب الصغير سيكون بمثابة مصدر 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 الجزيئات في الوسط، ونوع الوسيط الذي تحدث فيه الموجة، وغيرها، ومن أهم هذه الأنواع
- 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 مدخلات طاقة أولية، لتتمكن من نقل الطاقة عبر الوسط لتنتشر، وتعتمد بشكل أساسي على تذبذبات المادة، ومن أمثلتها العديدة في الطبيعة موجات الماء والموجات الزلزالية وغيرها.
- موجات ضغط الصوت موجة ذات نمط منتظم لمناطق الضغط المرتفع والمنخفض، وتعتمد على ضغطات وخشونة الموجات الصوتية، على سبيل المثال الموجات الصوتية التي تستقبلها الأذن البشرية.
- الموجات الصوتية المستعرضة تتحرك الموجات الصوتية المستعرضة في اهتزازات عمودية على اتجاه الموجة، وتنتقل بسرعة أبطأ من الموجات الطولية، ولا يمكن توليد الموجات الصوتية المستعرضة إلا في المواد الصلبة.
العوامل التي تؤثر على شدة الصوت.
يتم تعريف شدة الصوت ببساطة على أنها الإدراك الذاتي لضغط الصوت، ويتأثر هذا الضغط بعدة عوامل مختلفة، بحيث يكون الصوت منخفضًا، مرتفعًا، مرتفعًا جدًا، إلخ، ومن أهم هذه العوامل
- ما هي الوسيلة يمكن للصوت أن ينتقل عبر الغازات والسوائل والمواد الصلبة. على سبيل المثال، يتحرك الصوت بشكل أسرع عبر المواد الصلبة، لأن جزيئاتها معبأة بكثافة، وهذا يسمح للموجات الصوتية بنقل الاهتزازات بسرعة من جزيء إلى آخر.
- الضغط والتخلخل عندما ينتقل الصوت عبر وسيط، تتسبب طاقته في تحريك الجسيمات، مما يخلق نمطًا بديلًا من الانضغاط 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، كانت سرعة الصوت أبطأ، وهذا يؤثر على شدة الصوت وسرعته. . .
- الضغط والسعة يتناسب تباين الضغط مع سعة التذبذب، وتتوافق هذه العلاقة مع حقيقة أن الموجة الصوتية ناتجة عن بعض الاهتزازات، وكلما زادت سعة ضغطها، زاد الضغط.الهواء في الصوت . ينبعث.
- الانتشار عندما يهتز جسم ما، فإنه ينتج طاقة حركية تنتقل عن طريق الجسيمات الموجودة في الوسط على شكل حلقات، والتي تتوسع وتتضخم أثناء انتقالها في الهواء، حيث تنتقل طاقتها الحركية إلى الجسيمات القريبة، وتكون القدرة على التكاثر هي ما يؤثر على شدة الصوت.
قانون حساب شدة الصوت.
تُعرف كمية الطاقة التي يتم نقلها عبر منطقة معينة من الوسط لكل وحدة زمنية باسم شدة الموجة الصوتية، فكلما زاد اتساع اهتزازات جسيمات الوسط، زاد معدل نقل الطاقة. من خلاله. ، وأكثر 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 الشدة هي ببساطة الطاقة مقسومة على المنطقة. أو المنطقة، فتكون المعادلة كالتالي
- شدة الموجة الصوتية = منطقة الطاقة
الوحدات النموذجية للتعبير عن شدة الموجات الصوتية هي واط / متر 2، ولكن غالبًا ما يتم تحديد مستويات شدة الصوت بالديسيبل، بدلاً من شدة الصوت بالواط لكل متر مربع. ترتبط أسباب اختيار الوحدات بالشرح طريقة التي ندرك بها الأصوات. تدرك الأذنين الصوت بدقة أكبر من خلال لوغاريتم الديسيبل، بدلاً من الشدة التي حددها السير ألكسندر جراهام بيل مباشرةً.
مقياس شدة الصوت واستخداماته.
هو جهاز يتكون من ميكروفون ومضخم ومستشعر معالجة الإشارة وشاشة أو شاشة، وفي آلية العمل يقوم الميكروفون بتحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية مكافئة، وتكون الإشارة الكهربائية من الميكروفون في مستوى جيد جدًا. مستوى منخفض، لذلك يقوم مكبر الصوت بتضخيمه قبل معالجته بواسطة المعالج تتضمن معالجة الإشارة تطبيق أوزان التردد والوقت على إشارة على النحو المحدد في المعايير الدولية التي تتوافق معها عدادات مستوى الصوت. تُستخدم عدادات مستوى الصوت عادةً لقياس وإدارة الضوضاء من مجموعة متنوعة من المصادر، بما في ذلك المنشآت الصناعية وحركة المرور على الطرق والسكك الحديدية وإنشاء الأعمال أو المواقف الحضرية النموذجية مثل الحفلات الموسيقية والأنشطة الترفيهية وما إلى ذلك.
وبهذه الشرح طريقة وصلنا إلى نهاية مقالنا الذي كان بعنوان ما هي وحدة قياس الصوت والذي من خلاله تعرفنا على ماهية الصوت وأنواع الموجات الصوتية ووحدات قياسها المختلفة، وكذلك حول خصائصه. والعوامل المؤثرة في شدة الصوت وما هو قانون قياس الشدة وجهاز قياسها.