📄 اطبع pdf
00971504825082

<<<الصوت >>>

اضغط هنا تظهر نواتج التعلم

Click here to view the learning outcomes

الصوت
الصوت : هو شكل من أشكال الطاقة
يهتز وينتقل في موجات
مكبر الصوت : عندما يتحرك المخروط الورقي نحو الأمام يدفع الجزيئات معًا. يؤدي هذا إلى إنشاء منطقة ذات ضغط مرتفع
تسمى الجزء المضغوط من الموجة الصوتية
عندما يتحرك المخروط الورقي في الاتجاه الآخر فإنه يخلق منطقة ذات ضغط منخفض
مما يؤدي إلى تكوين جزء الخلخلة من الموجة

محاكاة اهتزاز جزيئات الهواء بسبب الصوت

هذه المحاكاة توضح كيف تنتج موجات الصوت عن طريق اهتزاز جزيئات الهواء.

عند تشغيل المحاكاة، سترى جزيئات الهواء (النقاط الزرقاء) تهتز حول مواضعها الأصلية (الخطوط الرمادية) دون أن تنتقل من مكانها.

المناطق التي تتقارب فيها الجزيئات تسمى "تضاغط" والمناطق التي تتباعد فيها تسمى "تخلخل".

تشغيل المحاكاة إيقاف المحاكاة

صفات الصوت
الصوت موجة ميكانيكية لأنه يحتاج إلى وسط كي تنتقل فيه
الصوت موجة طوليه لأن اهتزاز الجزيئات يوازي انتشار الاهتزاز
نسمي عدد الأمواج التي يصدرها المصدر في الثانية بتردد الموجة
نسمي تقارب جزيئات الهواء من بعضها تضاغط
نسمي ابتعاد جزيئات الهواء عن بعضها تخلخل
نسمي المسافة بين تضاغطين متتالين أو تخلخلين متتالين طول الموجة
نسمي أقصى إزاحة عن موضع الاتزان لجزيئات الهواء بسعة الموجة
سرعة الموجة الصوتية وهي المسافة التي تقطعها الموجة خلال وحدة الزمن \[v=\frac {X}{t}= \frac {𝝀}{T}=𝝀.f \;\;\;\;\; (\frac {m}{s})\] تتغير سرعة الموجة بتغير نوع الوسط أو درجة الحرارة الوسط

سرعة الصوت في أوساط متعددة

m/s	الوسط عند درجة جرارة معينة

331	الهواء بالدرجة 0

334	الهواء بالدرجة 20

965	الهليوم بالدرجة 0

1497	الماء بالدرجة 25

1535	ماء البحر بالدرجة 25

4760	النحاس بالدرجة 20

4994	الحديد بالدرجة 20

بالاطلاع على بيانات الجدول فسر
لماذا تتغير سرعة الصوت في الهواء بتغير درجة الحرارة \[............................\;\;\;\;\;\;..................................\] \[............................\;\;\;\;\;\;..................................\]
لماذا سرعة الصوت في الوسط الصلب أكبر من سرعة الصوت في الوسط السائل \[............................\;\;\;\;\;\;..................................\] \[............................\;\;\;\;\;\;..................................\]

اضغط هنا تظهر طريقة الحل

الكشف عن موجات الضغط
يتكون الميكرفون من مجال مغناطيسي - ملف متصل بغشاء رقيق
الصوت عبارة عن تضاغط وتخلخل لجزيئات الهواء عندما نتكلم أمام غشاء رقيق
يهتز الغشاء فيعمل على اهتزاز الملف الموجود داخل المجال
مما يؤدي إلى تولد تيارات مستحثه متغيرة الشدة
الأذن
عندما يحدث صوت، فإنه يدخل الأذن الخارجية
تدخل الموجات الصوتية إلى الأذن الخارجية وتنتقل عبر ممر ضيق يسمى قناة الأذن
ويؤدي إلى طبلة الأذن. تهتز طبلة الأذن بسبب الموجات الصوتية الواردة وترسل هذه الاهتزازات إلى ثلاث عظام
وتسمى هذه العظام المطرقة، السندان، والركاب
تعمل العظام الموجودة في الأذن الوسطى على تضخيم أو زيادة الاهتزازات الصوتية وإرسالها إلى القوقعة
تتسبب الاهتزازات في تموج السائل داخل القوقعة
التي تنقلها إلى الخلايا الحسية الخصائص الفيزيائية للصوت درجة الصوت
هي صفة من صفات الصوت تميزها الأذن بين الصوت الحاد الرفيع والصوت الغليظ الأجش
كلما زاد تردد الصوت أصبح الصوت أكثر حدة ورفعة
يستطيع الإنسان أن يسمع الأصوات التي يتراوح ترددها من \[20\; HZ\;\;\;\;\; \iff \;\;\; 16000\; Hz \]بينما الحيوانات تستطيع أن تسمع بترددات لا يستطيع الانسان سماعها شدة الصوت
هي صفة من صفات الصوت تميزها الأذن
وتعرف بأنها الطاقة التي تحملها الموجات الصوتية لكل وحدة مساحة
وهي تعتمد على سعة الموجة والبعد عن المصدر وهناك عوامل أخرى تدخل في شدة الصوت
ولتقليل من هذه العوامل يتم استخدام مستوى شدة الصوت والتي تقدر بوحدة الديسي بل
يستطيع الانسان سماع الأصوات التي مستواها من \[0\; dB\;\;\;\;\; \iff \;\;\; 120\; dB \]و عندما يتجاوز 120 الديسي بل يشعر بالألم تأثير دوبلر وهي ظاهرة سماع الأصوات بتردد غير التردد الأصلي
تحدث هذه الظاهرة عندما يتحرك مصدر الصوت مقتربا أو مبتعدا من السامع
و تحدث هذه الظاهرة عندما يتحرك السامع مقتربا أو مبتعدا من مصدر الصوت
ويتم حساب تردد الصوت الذي يصل إلى السامع نتيجة تحرك كل من المصدر أو السامع أو كلاهما بالعلاقة

\[f_d=f_s\frac {v-v_d}{v-v_s}\]

عند تطبق تأثير دوبلر يجب أن نحدد اتجاه موجب وهو من المصدر إلى المراقب
وسرعة الصوت دوما موجبة لأن الصوت أمواج كروية تنتشر في جميع الاتجاهات
أما سرغة المصدر وسرعة السامع تأخذ اشارة موجبة وسالبة حسب الأتجاه الموجب المفروض

المراقب يتحرك مبتعدا عن المصدر	المراقب يتحرك نحو المصدر	مراقب ثابت	\[f_d=f_s\frac {v-v_d}{v-v_s}\]
\[f_d=f_s\frac {v-v_d}{v}\]	\[f_d=f_s\frac {v+v_d}{v}\]	\[f_s=f_d\]	مصدر ثابت
\[f_d=f_s\frac {v-v_d}{v-v_s}\]	\[f_d=f_s\frac {v+v_d}{v-v_s}\]	\[f_d=f_s\frac {v}{v-v_s}\]	المصدر يتحرك نحو المراقب
\[f_d=f_s\frac {v-v_d}{v+v_s}\]ر	\[f_d=f_s\frac {v+v_d}{v+v_s}\]	\[f_d=f_s\frac {v}{v+v_s}\]	المصدر يبتعد عن المراقب

في هذه المحاكاة يتم التأكد من النتائج في الجدول السابق مثال محلول
قطار يصدر صوت تردده 250 هرتز
( 40 m/s ) وهو يتحرك بسرعة
( 344 m/s ) في هواء ساكن في يوم تبلغ فيه سرعة الصوت
ما الترددات التي يلاحظها الشخص المتوقف على جانب السكة عند اقتراب القطار \[f_d=f_s\frac {v}{v-v_s}\] \[f_d=250 ×\frac {344}{344-40}=282.9 Hz \] ما الترددات التي يلاحظها الشخص المتوقف على جانب السكة بعد مرور القطار \[f_d=f_s\frac {v}{v+v_s}\] \[f_d=250 ×\frac {344}{344+40}=223.9 Hz \] الموجات الواقفة في أعمدة هواء
عندما تنتقل الموجة الصوتية إلى أسفل أنبوب مملوء بالهواء ، فإن بعض الموجات الصوتية ستنعكس مرة أخرى عندما تصل إلى نهاية الأنبوب
سواء كان طرف الأنبوب مفتوحًا أم مغلقًا. سوف تنعكس الموجات الصوتية ذهابًا وإيابًا من طرف إلى آخر
ستشكل بعض الترددات الاهتزازية المحددة موجات ثابتة في عمود الهواء ، وهذه هي الترددات التي يتردد صداها في عمود الهواء
تستخدم العديد من الآلات الموسيقية الموجات الواقفة في أعمدة الهواء كمصدر أولي لموجاتها الصوتية
تستخدم آلات النفخ النحاسية والخشبية أعمدة الهواء لإنتاج أصواتها المميزة عندما تتشكل موجة واقفة في عمود هوائي
يوجد دائمًا بطن في أي طرف مفتوح وعقدة في أي طرف مغلق
ملاحظة:البطن هي النقاط التي تخضع للحد الأدنى والحد الأقصى من الإزاحة على التوالي فهي منطقة ضغط مرتفع و منخفض
أما العقدة فهي منطقة انعدام الإزاحة أي ذات ضغط متوسط لاحظ كيف أن المناطق التي توجد بها خطوط ثابتة (عُقد ) الموجات الواقفة في أعمدة هواء مفتوحة الطرفين
فإن الوضع الأساسي للاهتزاز يحتوي على عقدة واحدة في المركز وبطن في كل نهاية. يُعرف باسم التوافقي الأول
إذا كان عمود الهواء مفتوح من الطرفين يكون طول عمود الهواء مساويًا لنصف الطول الموجي للموجة الواقفة
لأن المسافة من بطن إلى أقرب عقدة تعادل ربع طول موجي و ربعين متتالين نصف طول موجة . يُعرف تردد التوافقي الأول باسم التردد الأساسي
\[f_0\]
(التوافقية الأولى) \[f = f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;L = \frac{λ}{2}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;λ= 2L\]
التوافقي الثاني : يكون الطول الموجي هو نصف الطول الموجي الأساسي ، وبالتالي يكون التردد ضعف الطول الموجي الأساسي.
التوافقية الثانية \[f = 2f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; L = λ\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;λ = L \]
التوافقي الثالث : يكون الطول الموجي ثلث الطول الموجي الأساسي ، وبالتالي يكون التردد ثلاثة أضعاف الطول الموجي الأساسي
التوافقية الثالثة \[f = 3f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; L = \frac{3λ}{2}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; λ =\frac { 2L}{3}\] الموجات الواقفة في أعمدة الهواء مغلقة أحد الأطراف
عندما تتشكل موجة واقفة في عمود هوائي ، يوجد دائمًا بطن في أي طرف مفتوح وعقدة في أي طرف مغلق.
إذا كان عمود الهواء مفتوحًا من أحد الطرفين ومغلقًا من الطرف الآخر ، فإن الوضع الأساسي للاهتزاز يكون له بطن في الطرف المفتوح وعقدة في النهاية المغلقة. يُعرف هذا أيضًا باسم التوافقي الأول
.
التوافقي الأول : طول عمود الهواء يساوي ربع الطول الموجي للموجة الواقفة ، لأن المسافة من عقدة إلى أقرب نقطة بطن هي ربع طول الموجة
يُطلق على تردد التوافقي الأول التردد الأساسي\[f_0\].
في المخططات أدناه ، تظهر الموجة الواقفة في شكليها الطولي والعرضي. الموجة الصوتية الفعلية طولية ، ولكن من السهل تصور العقد والبطون في شكل موجة عرضية مكافئة
(التوافقية الأولى) \[f = f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;L = \frac{λ}{4}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;λ = 4L\]
التوافقي الثالث : تتكون الموجة الواقفة من ربع ونصف الطول الموجي يساوي ثلث الطول الموجي الأساسي ، وبالتالي فإن التردد يساوي ثلاثة أضعاف التردد الموجي الأساسي. بالنسبة إلى أعمدة الهواء ذات النهاية المغلقة ، لا يوجد توافقية ثانية. لأن الوضع الثاني يبلغ ثلاثة أضعاف تردد الأساسي ، فهو في الواقع التوافقي الثالث
يمكن للأعمدة الهوائية المغلقة عند أحد الأطراف أن تشكل موجات واقفة عند التوافقيات الفردية
التوافقية الثالثة \[f = 3f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; L =\frac{ 3λ}{4}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;λ=\frac{ 4L}{3}\]
التوافقي الخامس : تتكون الموجة الدائمة من موجة وربع
أي الطول الموجي يساوي خمس الطول الموجي للموجة الأساسية ، وبالتالي فإن التردد يساوي خمسة أضعاف التردد الموجي الأساسي
التوافقية الخامسة \[f = 5f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;L =\frac{ 5λ}{4}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;λ = \frac{4L}{5}\] الموجات الواقفة على الأوتار
عندما تتشكل موجة واقفة على حبل ، هناك دائمًا عقدة في كل طرف
التوافقي الأول :يكون طول السلسلة مساويًا لنصف الطول الموجي للموجة الواقفة
لأن المسافة من عقدة إلى أقرب عقدة تالية هي نصف طول موجي. تردد أول موقوفة يسمى التردد الأساسي .

التردد الأساسي (الموجة الواقفة الاولى) \[f = f_0 \;\;\;\;\;\;\;\;\;\;L =\frac{ λ}{2}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; λ = 2L\] التوافقي الثاني : تتكون الموجة الواقفة من جزأين. الطول الموجي هو نصف الطول الموجي الأساسي
وبالتالي فإن التردد هو ضعف التردد الموجي الأساسي
الموجة التوافقية الثانية \[f = 2f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;L = λ\;\;\;\;\;\;\;\;\;\; λ = L \] التوافقية الثالثه : تتكون الموجة الواقفة من ثلاثة أجزاء الطول الموجي يساوي ثلث الطول الموجي الأساسي
وبالتالي فإن التردد يساوي ثلاثة أضعاف التردد الموجي الأساسي
الموجة التوافقية الثالثة \[f = 3f_0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;L = \frac{3λ}{2}\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;λ = \frac{2L}{3}\] اكتب تعليقا واذا كان هناك خطأ اكتبه وحدد مكانه Write a comment, and if there is mistake, write and specify its location

No comments:

Post a Comment

Newer Post Older Post Home

🧮 Calculator

Close ✖

🗑️

✏️ قلم