الدرس: 7-12 الصوت

الصوت Sound هو شكل من أشكال الطاقة ينتقل من نقطة إلى أخرى على شكل موجات طولية في الوسط المادي تصـل الأذن وتسبب السمع، تستطيع الأذن البشرية تحسس الموجات الصوتية من التردد 20 هرتز إلى التردد 20000 هيرتز.

ما هي شروط تولد الصوت وانتقاله.

• وجود مصدر مهتز بتردد مناسب يولد الصوت.
• وجود وسط مادي ينقل الصوت لأن الصوت موجات ميكانيكية تحتاج إلى وسط مادي لانتقالها ولا تنتقل بالفراغ.

كيفية توليد الصوت.

الجسم المهتز ينجز شغلاً على جسيمات الوسط المجاور له فيكسبها طاقة مولداً فيها تضاغط وبانعكاس اتجاه الحركة للجسم المهتز يتمدد الهواء مولداً تخلطاً وباستمرار

اهتزاز الجسم تتولد سلسلة من التضاغطات والتخلخلات تنتقل معها الطاقة إلى الأذن فتولد الإحساس بالصوت.

انطلاق الصوت.

الصوت موجات ميكانيكية طولية انطلاقها في الوسط المادي يعتمد على خواص ذلك الوسط في المرونة والكثافة، إن انطلاق الصوت في المواد الصلبة أكبر من انطلاقه في المواد السائلة وانطلاقه في السوائل أكبر من انطلاقه في الغازات انطلاق الصوت في الأجسام الصلبة يعطى بالعلاقة التالية: $.V_s=\sqrt{\frac{\mathbf{Y}}{\rho }}$

حيث:

• V_s: انطلاق الصوت.
• Y: معامل يونك.
• $\rho$ تمثل كثافة الوسط.

إذا طرق أحد طرفي ساق من الألمنيوم بواسطة مطرقة فانتشرت عبر الساق موجة طولية احسب انطلاق الصوت في ساق الألمنيوم علماً أن معامل يونك Y للألمنيوم 7x10¹⁰N/m² وإن كثافة الألمنيوم 2.7x10³N/m³

• انطلاق الصوت في الألمنيوم $v_s=\sqrt{\frac{Y}{\rho }}=\sqrt{\frac{7\times {10}^{10}}{2.7\times {10}^3}}=\sqrt{25.9\times {10}^6}=5.1\times {10}^3=5091\mathrm{m}/\mathrm{s}$
• انطلاق الصوت في الغازات يعتمد على: درجة الحرارة وعلى نوع الغازات.

انطلاق الصوت في الهواء.

يعتمد على: درجة الحرارة وفي درجة حرارة C، فإن سرعة الصوت هـي (331m / s) وعند ارتفاع درجة الحرارة درجة سيليزية واحدة يزداد الانطلاق بمقدار 0.6m / s بحسب انطلاق

الصوت في الهواء في أي درجة حرارة T بالعلاقة التالية، $\mathbf{T}$0.6 + 331 = V سرعة الصوت حيث T هي درجة الحرارة.

علل: انطلاق الصوت يزداد بزيادة نسبة الرطوبة فيه.

لأن زيادة نسبة البخار في الهواء تقلل من كثافة الهواء فيزداد انطلاق الصوت لأن الانطلاق يتناسب عكسياً مع الكثافة.

انطلاق الصوت في السوائل.

يعطى بالعلاقة التالية: $v_s=\sqrt{\frac{\beta }{\rho }}$ حيث:

• $\beta$: معامل مرونة السائل، ويقاس بوحده N / m²
• $\rho$: (كثافة السائل Kg / m³).

احسب انطلاق الصوت في الماء الذي معامل مرونته 2.1x10⁹N/m² وكثافته 1x10³kg/m³

• انطلاق الصوت في الماء: $V_s=\sqrt{\frac{\beta }{\rho }}=\sqrt{\frac{2.1\times {10}^9}{1\times {10}^3}}=1450\mathrm{m}/\mathrm{s}$
• انطلاق الصوت في الأوساط الصلبة أكبر من السوائل وانطلاق الصوت في السوائل أكبر من الغازات.