إن علم الصوتيات، علم متعدد التخصصات يتعامل مع دراسة الموجات الميكانيكية في الغازات ، والسوائل والمواد الصلبة ، بما في ذلك الاهتزاز والصوت والموجات فوق الصوتية ودون الصوتية، والعالم الذي يعمل في مجال الصوتيات، يطلق عليه أسم اختصاصي صوت ، في حين أن شخصًا ما يعمل في مجال الهندسة الصوتية قد يسمى مهندسًا صوتيًا، من ناحية أخرى ، يهتم مهندس الصوت بالتسجيل والتلاعب والاختلاط واستنساخ الصوت، وتوجد تطبيقات الصوتيات في جميع جوانب المجتمع الحديث تقريبًا ، وتشمل subdisciplines aeroacoustics ، ومعالجة إشارات الصوت ، والصوتيات المعمارية ، وعلم الصوتيات الحيوية ، والصوتيات الكهربائية ، والضوضاء البيئية ، والصوت الموسيقي ، والتحكم في الضوضاء ، وعلم الصوت النفسي ، والكلام ، والموجات فوق الصوتية ، والصوتيات تحت الماء ، والاهتزازات .
الطريقة التي ينتقل بها الصوت
لفهم كيفية إرسال الصوت ، ضع في اعتبارك كائنًا مهتزًا بسيطًا مثل الجرس، عندما تضغط على الجرس ، يهتز المعدن ، وينعكس بالداخل والخارج، وعندما تنثني على جانب واحد ، فإنه يدفع على جسيمات الهواء المحيط على هذا الجانب، ثم تصطدم جسيمات الهواء بالجسيمات الموجودة أمامها ، والتي تتصادم بدورها مع الجسيمات الموجودة أمامها ، وهكذا، هذا التفاعل يسمى الضغط .
فعندما يتم سحب الجرس ، فإنه يقوم بسحب جسيمات الهواء المحيط به، وهذا يخلق انخفاضا في الضغط ، الذي يسحب في جسيمات الهواء المحيطة أكثر ، مما يخلق قطرة أخرى في الضغط ، والتي تسحب الجسيمات أبعد، ويرسل الكائن المهتز موجة من تذبذب الضغط عبر الغلاف الجوي، فنسمع أصواتًا مختلفة من كائنات اهتزازية مختلفة بسبب الاختلافات في تردد الموجة الصوتية .
تردد الموجات الصوتية
إن تردد الموجة الأعلى يعني ببساطة أن تذبذب ضغط الهواء يتغير ذهابًا وإيابًا بسرعة أكبر، ونسمع هذا كدرجة أعلى، وعندما يكون هناك تقلبات أقل في فترة من الزمن ، تكون درجة الصوت أقل، ويحدد مستوى ضغط الهواء في كل تذبذب ، سعة الموجة ومدى ارتفاع الصوت، ويمكن أن ينتشر الصوت عبر وسيط مثل الهواء والماء والمواد الصلبة كموجات طولية ، وأيضاً كموجة عرضية في المواد الصلبة ، ويتم إنشاء الموجات الصوتية بواسطة مصدر صوت ، مثل غشاء اهتزازي لمكبر صوت استريو، ومصدر الصوت يخلق الاهتزازات في الوسط المحيط، وبينما يستمر المصدر في اهتزاز الوسط ، تنتشر الاهتزازات بعيدًا عن المصدر عند سرعة الصوت ، وبالتالي تشكل الموجة الصوتية على مسافة ثابتة من المصدر .
ويختلف الضغط والسرعة والإزاحة للوسط في الوقت المناسب، وفي لحظة من الزمن ، يختلف الضغط والسرعة والإزاحة في الفضاء، وقد لاحظ أن جسيمات الوسط لا تسافر مع الموجة الصوتية، وهذا واضح بشكل بديهي بالنسبة للمادة الصلبة ، وينطبق الأمر نفسه على السوائل والغازات ، في حين أن متوسط موضع الجسيمات بمرور الوقت لا يتغير، وأثناء الانتشار ، يمكن أن تنعكس الموجات ، أو تنكسر ، أو توهن بواسطة الوسيط .
العوامل التي يتأثر بها الصوت
يتأثر انتقال الصوت السليم بثلاثة أشياء :
1- حركة الوسط
إذا كان الوسيط يتحرك ، فإن هذه الحركة قد تزيد أو تقلل السرعة المطلقة للموجة الصوتية حسب اتجاه الحركة، وعلى سبيل المثال ، الصوت الذي يتحرك في اتجاه الريح سيزداد سرعة انتشاره بسبب سرعة الريح ، ذلك إذا كان الصوت والريح يتحركان في نفس الاتجاه، وإذا كان الصوت والرياح تتحركان في اتجاهين متعاكسين ، فإن سرعة الموجة الصوتية ستنخفض بـ سرعة الرياح .
2- لزوجة الوسط
وتحدد اللزوجة متوسطة معدل الصوت الموهن، بالنسبة للعديد من الوسائط ، مثل الهواء أو الماء ، فإن التوهين الناتج عن اللزوجة لا يكاد يذكر ، فعندما يتحرك الصوت عبر وسط لا يمتلك خصائص فيزيائية ثابتة ، قد ينكسر سواء مشتت أو مركّز .
3- ضغط كروي طولي
ويمكن أن تنتقل الاهتزازات الميكانيكية، التي يمكن تفسيرها على أنها صوت عبر جميع أشكال المادة، سواء الغازات أو السوائل كذلك المواد الصلبة والبلازما، ويسمى الأمر الذي يدعم الصوت بالوسيط، حيث إن الصوت لا يستطيع السفر عبر الفراغ.
الطريقة التي ينتقل بها الصوت
لفهم كيفية إرسال الصوت ، ضع في اعتبارك كائنًا مهتزًا بسيطًا مثل الجرس، عندما تضغط على الجرس ، يهتز المعدن ، وينعكس بالداخل والخارج، وعندما تنثني على جانب واحد ، فإنه يدفع على جسيمات الهواء المحيط على هذا الجانب، ثم تصطدم جسيمات الهواء بالجسيمات الموجودة أمامها ، والتي تتصادم بدورها مع الجسيمات الموجودة أمامها ، وهكذا، هذا التفاعل يسمى الضغط .
فعندما يتم سحب الجرس ، فإنه يقوم بسحب جسيمات الهواء المحيط به، وهذا يخلق انخفاضا في الضغط ، الذي يسحب في جسيمات الهواء المحيطة أكثر ، مما يخلق قطرة أخرى في الضغط ، والتي تسحب الجسيمات أبعد، ويرسل الكائن المهتز موجة من تذبذب الضغط عبر الغلاف الجوي، فنسمع أصواتًا مختلفة من كائنات اهتزازية مختلفة بسبب الاختلافات في تردد الموجة الصوتية .
تردد الموجات الصوتية
إن تردد الموجة الأعلى يعني ببساطة أن تذبذب ضغط الهواء يتغير ذهابًا وإيابًا بسرعة أكبر، ونسمع هذا كدرجة أعلى، وعندما يكون هناك تقلبات أقل في فترة من الزمن ، تكون درجة الصوت أقل، ويحدد مستوى ضغط الهواء في كل تذبذب ، سعة الموجة ومدى ارتفاع الصوت، ويمكن أن ينتشر الصوت عبر وسيط مثل الهواء والماء والمواد الصلبة كموجات طولية ، وأيضاً كموجة عرضية في المواد الصلبة ، ويتم إنشاء الموجات الصوتية بواسطة مصدر صوت ، مثل غشاء اهتزازي لمكبر صوت استريو، ومصدر الصوت يخلق الاهتزازات في الوسط المحيط، وبينما يستمر المصدر في اهتزاز الوسط ، تنتشر الاهتزازات بعيدًا عن المصدر عند سرعة الصوت ، وبالتالي تشكل الموجة الصوتية على مسافة ثابتة من المصدر .
ويختلف الضغط والسرعة والإزاحة للوسط في الوقت المناسب، وفي لحظة من الزمن ، يختلف الضغط والسرعة والإزاحة في الفضاء، وقد لاحظ أن جسيمات الوسط لا تسافر مع الموجة الصوتية، وهذا واضح بشكل بديهي بالنسبة للمادة الصلبة ، وينطبق الأمر نفسه على السوائل والغازات ، في حين أن متوسط موضع الجسيمات بمرور الوقت لا يتغير، وأثناء الانتشار ، يمكن أن تنعكس الموجات ، أو تنكسر ، أو توهن بواسطة الوسيط .
العوامل التي يتأثر بها الصوت
يتأثر انتقال الصوت السليم بثلاثة أشياء :
1- حركة الوسط
إذا كان الوسيط يتحرك ، فإن هذه الحركة قد تزيد أو تقلل السرعة المطلقة للموجة الصوتية حسب اتجاه الحركة، وعلى سبيل المثال ، الصوت الذي يتحرك في اتجاه الريح سيزداد سرعة انتشاره بسبب سرعة الريح ، ذلك إذا كان الصوت والريح يتحركان في نفس الاتجاه، وإذا كان الصوت والرياح تتحركان في اتجاهين متعاكسين ، فإن سرعة الموجة الصوتية ستنخفض بـ سرعة الرياح .
2- لزوجة الوسط
وتحدد اللزوجة متوسطة معدل الصوت الموهن، بالنسبة للعديد من الوسائط ، مثل الهواء أو الماء ، فإن التوهين الناتج عن اللزوجة لا يكاد يذكر ، فعندما يتحرك الصوت عبر وسط لا يمتلك خصائص فيزيائية ثابتة ، قد ينكسر سواء مشتت أو مركّز .
3- ضغط كروي طولي
ويمكن أن تنتقل الاهتزازات الميكانيكية، التي يمكن تفسيرها على أنها صوت عبر جميع أشكال المادة، سواء الغازات أو السوائل كذلك المواد الصلبة والبلازما، ويسمى الأمر الذي يدعم الصوت بالوسيط، حيث إن الصوت لا يستطيع السفر عبر الفراغ.
