الموجات الصوتية – التردد (درجة الصوت) والسعة (شدة الصوت)

ماذا تعرض

الصوت موجة طولية: يدفع المصدر المهتز جسيمات الوسط فتتقارب (تضاغطات) ثم يسحبها فتتباعد (تخلخلات)، وينتقل هذا النمط إلى الخارج بينما يهتز كل جسيم حول موضع سكونه فقط. يحدد التردد، أي عدد الاهتزازات في الثانية، درجة الصوت، والزمن الدوري هو T = 1/f. أما السعة فتحدد شدة الصوت. ويُحسب الطول الموجي من λ = v/f، فهو يعتمد على المصدر وعلى الوسط معًا: ومن بين الأوساط المعروضة يكون الصوت أسرع في الفولاذ وأبطأ في الهواء، ولا ينتقل في الفراغ إطلاقًا.

طريقة الاستخدام

اضبط «الوسط» على «هواء» وغيّر «التردد» وحده: لاحظ سرعة حركة غشاء مكبر الصوت، وكيف يقصر الزمن الدوري على منحنى الإزاحة–الزمن، وكيف تتقارب التضاغطات. ثم ثبّت التردد وغيّر «سعة الاهتزاز». استخدم «معامل الإبطاء» لتتبع جسيمًا واحدًا وتتأكد أنه لا ينتقل مع الموجة. وأخيرًا بدّل «الوسط» إلى «ماء» و«فولاذ» و«فراغ»، وقارن سرعة التضاغطات والمسافات بينها.

المعاملات القابلة للتغيير

• التردد 100–1000 Hz
• سعة الاهتزاز 1–10 mm
• الوسط هواء (343 m/s), ماء (1500 m/s), فولاذ (6100 m/s), فراغ (لا ينتقل الصوت)
• معامل الإبطاء 50–500 ×
• إظهار منحنى الإزاحة–الزمن

أسئلة للاستكشاف

1. ما الزمن الدوري لصوت تردده 500 Hz، وكيف يؤكد المنحنى إجابتك؟
2. إذا ضاعفت السعة وأبقيت التردد ثابتًا، فما الذي يتغير في الصوت وما الذي يبقى كما هو؟
3. لماذا لم يكن رواد الفضاء على سطح القمر يسمعون كلام بعضهم دون أجهزة لاسلكي؟