العالم المحيط بنا آمن.ندعو إلى عالم الأصوات ، لأنه من حولنا دائمًا أصوات ، موسيقى ، تغريد الطيور ، صوت الريح. تساعد الموجات الصوتية الأشخاص على التواصل وتلقي المعلومات حول العالم من حولهم. بالنسبة للحيوانات ، لا تقل الأصوات أهمية. من وجهة نظر الفيزياء ، الأصوات هي اهتزازات ميكانيكية تنتشر في وسط مرن: ماء ، هواء ، جسم صلب ، وهكذا. آذان الإنسان قادرة على سماع الصوت عندما تكون ترددات الصوت في حدود 16 إلى 20،000 هرتز. التذبذبات ذات الترددات العالية أو المنخفضة ليست مسموعة للبشر.
يتعامل علم الصوتيات مع حل مختلفالأسئلة ، بما في ذلك الأسئلة المتعلقة بخصائص وخصائص السمع. إن موضوع دراسة الصوتيات الفسيولوجية هو جهاز السمع نفسه وبنيته وعمله وجهازه. تدرس الصوتيات المعمارية كيفية انتشار الموجات الصوتية في الغرفة ، وتدرس تأثير شكل وحجم الغرفة على الصوت ، وتدرس خصائص المواد من حيث تيارات الانتشار والقمع. تدرس الصوتيات الموسيقية الآلات الموسيقية ، وتدرس شروط أفضل صوت لآلة أو أخرى.
تدرس الصوتيات الفيزيائية الاهتزازات الصوتية نفسها ، والموجات الصوتية ، وقد بدأت مؤخرًا أيضًا في تغطية الاهتزازات التي تتجاوز قدرات الجهاز السمعي البشري.
المفاهيم الأساسية للصوتيات
الصوت بسبب ميكانيكياهتزازات الأجسام والوسائط المرنة. الهواء موصل للصوت. وقد أثبتت تجربة روبرت بويل ذلك. إذا وضعت أي جسم صوتي تحت جرس مضخة الهواء ، فعند ضخ الهواء من تحت الجرس ، سيصبح الصوت أضعف. عندما ينتهي الهواء الموجود أسفل الجرس ، سيتوقف الصوت تمامًا.
أثناء التذبذبات ، يخلق الجسم بالتناوبأفرغ طبقة من الهواء مجاورة لسطحها ثم تضغط هذه الطبقة. نتيجة لذلك ، يبدأ انتشار الموجات في الهواء بتذبذبات طبقة الهواء على سطح الجسم.
كما تنتقل الموجات الصوتيةفي الفضاء ، لوحظ توهين الصوت ، والذي يرتبط ببعض العمليات التي لا رجعة فيها. النقطة المهمة هي أن الوسط يمتص جزءًا من الطاقة التي تحملها الموجة الصوتية.
معامل الامتصاص هو الكميةوهو ما يساوي نسبة طاقة الصوت التي يمتصها الوسيط إلى الطاقة التي دخلت الوسط. يتأثر معامل الامتصاص بالاحتكاك الداخلي أو لزوجة الوسط ، والتوصيل الحراري ، وكثافة الوسط وسرعة انتشار الموجة.
تنتشر موجة في البيئة في يوم من الأيامتصل إلى حدودها. بعد هذه الحدود يبدأ وسيط آخر يتكون من جسيمات أخرى وتختلف فيه سرعة الصوت. ينعكس الصوت عند هذه الحدود. في هذه الحالة ، يتحول تخلخل الجسيمات إلى سماكة ، والسمك إلى فراغ.
يحدث هذا التأثير بسبب التقلباتالتي تنقلها الموجة إلى حدود الوسط ، تنتقل إلى جزيئات وسط آخر وتصبح مصدر موجة جديدة. سوف تنتشر الموجة الثانوية ليس فقط في الوسط الثاني ، ولكن أيضًا في الوسط الذي أتت منه في الأصل. ستكون هذه هي الموجة الصوتية المنعكسة.
يحدث المقطع الجزئي عند حدود الوسائطالصوت في البيئة الثانية وامتصاص جزئي للصوت. سيعتمد جزء الطاقة المنعكسة على نسبة كثافة الوسائط ، وكذلك على حالة الواجهة. على سبيل المثال ، يحدث انعكاس الموجة الصوتية المنتشرة في الهواء من سطح سائل أو جسم صلب بالكامل تقريبًا. سوف تنعكس الموجات الصوتية المنتشرة في مادة صلبة بالكامل تقريبًا عند حدود الهواء.
ترتبط ارتباطا مباشرا بظاهرة التفكيرحدوث الصدى. جوهر هذه الظاهرة هو أن الصوت يصل من المصدر إلى عقبة ما ، والتي ستصبح حدود الوسائط ، وتنعكس منها ، وتعود إلى المكان الذي نشأت فيه الموجة.
