نظرة حول الموجات الصوتية
يُمكن تعريف الموجات الصوتية (بالإنجليزيّة: Sound waves) على أنها اهتزازات ميكانيكية تعمل على تخلخل وضغط لجزيئات الوسط التي تنتقل من خلاله، ولا يمكن لهذه الموجات الانتقال في الفراغ فهي تحتاج إلى وسط مادي لتنتقل فيه، وتنتقل هذه الموجات في خط مستقيم، ويُطلق عليها اسم الموجات الطولية (بالإنجليزية: Longitudinal Waves)؛ لأن جزيئات الوسط من حولها الذي تنتقل من خلاله تتحرّك ذهابًا وإيابًا بشكل طولي خلافاً للموجات المستعرضة التي تتحرك فيها جزيئات الوسط عمودياً على اتجاه انتشار الموجه.[١]
الخصائص الفيزيائية للموجات الصوتية
تتميّز الموجات الصوتية بالعديد من الخصائص، ومنها:
سعة الموجة
تُعرف سعة الموجة (بالإنجليزيّة: Wave amplitude) على أنها المسافة القصوى التي يُمكن قياسها من نقطة السكون للموجة عند مرورها عبر الوسط، ويتم قياسها في الموجات الطولية كموجات الصوت وهي التي تحرّك جزيئات الوسط ذهابًا وإيابًا في نفس اتجاه انتشار الموجة عن طريق حساب المسافة ما بين جزيئات الوسط بعد أن يتم ضغطها بواسطة الموجة، وكلما كان الجزيئات أقرب إلى بعضها زاد مقدر اتساع الموجة الصوتية.[٢]
الطول الموجي
يتم تعريف الطول الموجي (بالإنجليزيّة: Wavelength) على أنه المسافة بين نقطتين متقابلتين لموجتين متتاليتين، وفي الموجات الطولية كموجات الصوت يُمكن قياس طول الموجة من خلال قياس المسافة بين منطقة الانضغاط إلى الانضغاط الذي يليه، أو من منطقة التخلخل إلى التخلخل الذي يليها، ويُرمز إلى الطول الموجي بالحرف اليوناني لامدا (λ) وهو يساوي سرعة الموجة (v) مقسومًا على التردد، أي: الطول الموجي = سرعة الموجة/تردد الموجة، وبالرموز: λ = v/f.[٣]
تردد الموجة
يُمكن تعريف التردد (بالإنجليزيّة: Frequency) على أنه عدد الموجات التي تمر بمكان ثابت في وحدة الزمن، ويتم قياس التردد حسب النظام العالمي للوحدات بالهيرتز (Hertz-Hz) نسبة إلى العالم الألماني هينريش رودولف هيرتز (Heinrich Rudolf Hertz)، أما عن العلاقة بين التردد والطول الموجي فهي علاقة عكسية؛ فالتردد يساوي سرعة الموجة مقسومة على الطول الموجي؛ أي: التردد = سرعة الموجة/الطول الموجي، وبالرموز: f = v/λ.[٤]
سرعة الانتشار
تعرّف سرعة انتشار الموجة (بالإنجليزيّة: Propagation velocity) على أنها المسافة التي تقطعها الموجات الصوتية خلال وسط ما في الثانية الواحدة، وتعتمد سرعة الانتشار على الوسط التي تعبر من خلاله، حيث إن الموجات الصوتية ذات التردد نفسه تعبر الأوساط المختلفة بسرعات مختلفة، أما في الوسط الواحد فإن الموجات ذات الترددات المختلفة تعبر بنفس السرعة.[١]
وبشكل عام يمكن حساب سرعة انتشار الموجة عبر حساب حاصل ضرب ترددها بطولها الموجي: أي أنّ: سرعة الموجة الصوتية = تردد الموجة×الطول الموجي للموجة، وبالرموز: v = f×λ، ويوضح الجدول الآتي سرعة موجة الصوت عبر الأوساط المختلفة:[١]
الوسط | سرعة الصوت (م/ث) |
الهواء | 330 |
الماء | 1480 |
الدم | 1570 |
عظام الجمجمة | 4080 |
الدهون | 1450 |
المراجع
- ^ أ ب ت "Sound Wave Properties", e-echocardiography, Retrieved 29/8/2021. Edited.
- ↑ "16.5 Wave Amplitude", ck12, Retrieved 29/8/2021. Edited.
- ↑ "Wavelength", britannica, Retrieved 29/8/2021. Edited.
- ↑ "Frequency", greenfacts, Retrieved 29/8/2021. Edited.
