صدا
صدا یا صوت یا موج صوتی، به انگلیسی (Sunic) از انواع انرژی است که از تحرک ذرات ماده به وجود می‌آید؛ به این گونه که یک ذره با حرکت (برخوردِ) خود به ذره‌ای دیگر، ذرهٔ دیگر را به حرکت در می‌آورَد، و به همین ترتیب است که صوت نشر می‌یابد. صدا یک نوع انرژی ارتعاشی‌ست که توسط گوش (حس شنوایی انسان) درک می‌شود. ما معمولاً اصواتی را که در هوا حرکت می‌کنند می‌شنویم، ولی صدا می‌تواند در گاز، مایع و حتی جامدات نیز حرکت کند.
سرعت صوت در جامدات، به دلیل تراکم زیادِ مولکول‌ها، بیشتر از مایعات، و در مایعات نیز بیشتر از گازها است. صوت، بر خلاف امواج دیگر مانند نور و گرما، فقط در محیطی نشر می‌یابد که ماده وجود داشته باشد، و این بدین معناست که اگر بر سطح ماه (که هوایی در آن وجود ندارد) انفجاری روی دهد، صدای آن شنیده نخواهدشد. از واحد دسی‌بل نیز برای اندازه‌گیری شدت صوت استفاده می‌کنند. محدوده شنوایی انسان بین ۱۶ هرتز تا ۲۰٬۰۰۰ هرتز است.
خصوصیات فیزیک صدا
ویژگی‌های صدا عبارتند از بسامد، طول موج، دامنه و سرعت.
از لحاظ فیزیکی، صدا ارتعاش مکانیکی یک محیط الاستیک گازی، مایع یا جامد است. صدا شکلی از انرژی مکانیکی است که هنگامی که ذرات در اطراف موقعیت تعادل خود نوسان کنند تولید می‌شود. انتشار صوت در هوا زمانی اتفاق می‌افتد که یک منبع صدا، معمولاً یک شیء تحت تأثیر ارتعاشی مکانیکی باعث می‌شود مولکول‌های هوای چسبیده به سطح آن در اطراف موقعیت خود نوسان کنند. با توجه به خاصیت ارتجاعی هوا، صدا از طریق هوا با استفاده از نوسانات پی در پی که از همسایه ذرات هوا الاستیک ساطع می‌شود انتقال یافته، و یک موج صوتی به‌طور پیوسته در حال پیشرفت است. در یک موج صوت در هوا ذرات در همان جهت انتشار جبهه موج نوسان خواهند داشت (موج طولی)، و این موضوع باعث ایجاد مناطق با فشار بالاتر به ترتیب پایین‌تر نسبت به فشار اتمسفر خواهد شد؛ بنابراین امواج صوتی می‌توانند به عنوان امواج فشار هوا رفتار کنند.
صدا می‌تواند از طریق محیط‌هایی مانند هوا، آب و جامد به صورت امواج طولی و همچنین به صورت موج عرضی در مواد جامد منتشر شود. امواج صوتی توسط یک منبع صوتی مانند دیافراگم ارتعاشی یک بلندگو استریو تولید می‌شوند. منبع صدا باعث ایجاد لرزش در محیط اطراف می‌شود. در فاصله ثابت از منبع، فشار، سرعت و جابه جایی محیط در هر لحظه از زمان انتشار صوت متفاوت است. توجه داشته باشید که ذرات محیط با موج صوتی حرکت نمی‌کنند و فقط در محل خود نوسان می‌نمایند. این امر به وضوح برای جامدات دیده می‌شود و همین مسئله برای مایعات و گازها نیز صادق است (یعنی لرزش ذرات در گاز یا مایع، حامل ارتعاشات بوده، در حالی که میانگین موقعیت ذرات در طول زمان تغییر نمی‌کند). در طول انتشار، امواج می‌توانند توسط رسانه منعکس، شکسته یا حذف شوند.
همه محیط‌ها دارای سه ویژگی هستند که بر رفتار انتشار صدا تأثیر می‌گذارند:
- رابطه بین چگالی و فشار. این رابطه، سرعت صدا را تحت تأثیر دما در محیط تعیین می‌کند.
- حرکت خود محیط، مانند باد. مستقل از حرکت صدا از طریق محیط، اگر محیط به نوبهٔ خود در حال حرکت است، صدا بیشتر منتقل می‌گردد.
- ویسکوزیته محیط. این امر سرعت صدا را کاهش می‌دهد. برای بسیاری از محیط‌ها، مانند هوا و آب، تأثیر این مطلب ناچیز و قابل اغماض است.
هنگامی که صدا در یک محیطی که خواص فیزیکی ثابت ندارد حرکت می‌کند، ممکن است شکسته شود (پراکنده یا متمرکز شود).
اصطلاح‌های صوت
بسامد و طول موج
بسامد تعداد تغییرات فشار هوا در هر ثانیه در یک نقطهٔ ثابت است که موج صدا در حال گذر از آن می‌باشد. یک چرخهٔ نوسانی ساده در یک ثانیه برابر با یک هرتز است. طول موج برابر فاصلهٔ بین دو قلهٔ متوالی بوده که موج در مدت زمان یک چرخهٔ نوسانی آن را طی می‌کند.
سرعت صوت
سرعت انتشار صوت بستگی به نوع، دما و فشار محیطی که صوت در آن منتشر می‌شود دارد. در شرایط طبیعی از آنجایی که هوا تقریباً به صورت یک گاز کامل رفتار می‌کند سرعت صوت وابسته به فشار هوا نخواهد بود. در هوای خشک در دمای ۲۰ درجهٔ سانتیگراد سرعت صوت حدوداً ۳۴۳ متر بر ثانیه یعنی حدوداً یک متر در هر ۳ هزارم ثانیه است. سرعت صوت همچنین وابسته به بسامد و طول موج است؛ بنابراین یک صوت ۳۴۳ هرتزی طول موج یک متر خواهد داشت.
جستارهای وابسته
منابع
- ↑ لغت‌نامهٔ دهخدا: صدا [صَ] (ع اِ) مُعَرَّبِ «سدا» است، و آن آوازی باشد که در کوه و گنبد و امثال آن پیچد و باز همان شنیده شود.
- ↑ The American Heritage Dictionary of the English Language, Fourth Edition, Houghton Mifflin Company, 2000, archived from the original on 25 June 2008, retrieved May 20, 2010
- ↑ «The Propagation of sound». pages.jh.edu. دریافت‌شده در ۲۰۱۹-۰۶-۱۱.
- ↑ http://www.jhu.edu/virtlab/ray/acoustic.htm
- ↑ «The Soundry: The Physics of Sound». بایگانی‌شده از اصلی در ۲۸ ژوئیه ۲۰۱۱. دریافت‌شده در ۱۸ دسامبر ۲۰۱۲.
- دائرةالمعارف کودکان و نوجوانان، جلد اوّل