خصائص الصوت والفيزياء الموسيقية

الفيزياء الموسيقية: مصطلح متداول بكثرة، يتمثل بخصائص الأصوات الموسيقية ومميزاتها عن بقية الأصوات التي نسمعها كل يوم، فلنتعرف إلى الصوت وخصائصه.

الصوت: سلسلة من الانضغاطات والتخلخلات التي تنتقل في الوسط المادي إلى أن تصل إلى غشاء الطبل فتسبب اهتزازه وبذلك يحدث السمع (1)، وعلى نحو آخر هو موجات غير مرئية تتحرك في الهواء من حولنا ( بالطريقة نفسها التي تصنع بها أمواج المحيط من مياه المحيط). 

عندما يهتز شيء ما، فإنه يسبب اضطرابات في جزيئات الهواء من حوله، ويتحرك الاضطراب عبر أمواج الهواء حتى يصل إلى المتلقي. (2)

وبذلك تكون شروط حدوث الصوت هي:

- وجود جسم مرن مهتز.

- وجود وسط مادي لنقل الصوت. (1)

تنتج الآلات الموسيقية الأصوات بطرائق مختلفة جداً لكن جميعها تخضع إلى الخصائص الأساسية للصوت (فيزياء الصوت).

تقسم خصائص الصوت إلى:

1. ارتفاع الصوت: هو حدة الصوت، كلما ارتفع الصوت زادت حدته وبالعكس.

يتعلق بالهرتز (وحدة قياس عدد الهزات في الثانية)؛ إذ يرتفع الصوت بزيادة الهرتز. (1)

يمكن توضيح ذلك بتثبيت وتر من طرفيه ونقره بالمنتصف، فيتشكل لدينا:

حركة اهتزازية للوتر حول وضعه السكوني، وبطن اهتزاز، وعقدتا اهتزاز. (1)

ويمكننا القول إن ارتفاع الصوت الناتج عن اهتزاز الوتر يتعلق ب:

حجم الوتر (طوله وثخانته)، ومرونة الوتر.

هناك تناسب عكسي بين طول الوتر وارتفاع الصوت الناتج عن اهتزازه. 

أما مرونة الوتر فتتعلق بنوع المادة المصنوع منها الوتر وقوة شده، إذ تكون العلاقة طردية بين قوة الشد وارتفاع الصوت. (1)

2. المدة:

هي الزمن الذي يبقى فيه الصوت مستمراً، فكلما زاد الزمن زادت المدة والعكس صحيح. (1)

يتكون أي صوت نسمعه كنغمة من موجات منتظمة ومتوازنة من جزيئات الهواء، والاختلاف الأكثر وضوحا بين الأصوات اللونية المختلفة هو أن بعض الأصوات أعلى أو أقل من غيرها. 

هذه الاختلافات في الصوت تعتمد على المسافة بين الموجات وهي المسافة من النقطة العليا لموجة واحدة إلى الموجة التالية، وهذه تمثل الطول الموجي. جميع الموجات الصوتية تسير بالسرعة نفسها -سرعة الصوت- لذلك لا تصل الموجات ذات الطول الموجي الطويل إلى المتلقي مثل الموجات الأقصر. (2)

3.الشدة:

هي قوة الصوت وتتعلق بسعة (مطال) الاهتزاز، فكلما زادت السعة زادت الشدة والعكس صحيح. (1)

وتبعاً للشدة نميز صوتين موسيقيين:

- صوت غير متخامد، فيه تغذية مستمرة للمنبع الصوتي (مثل آلة الكمان؛ إذ يُسحب القوس على الأوتار وهذا يمثل التغذية المستمرة للمنبع، كما نجدها في الآلات النفخية)

- صوت متخامد، التغذية فيه غير مستمرة (مثل آلة البيانو و الهارب) (1)

ونميز المفاهيم في الأصوات الموسيقية حسب الشدة:

صوت عالي الشدة، وصوت منخفض الشدة، وصوت معتدل الشدة، وشدة صوت مفاجئة، وارتفاع وانخفاض شدة الصوت تدريجياً. (1)         

4. الطابع:

هو لون الصوت أو شخصية الصوت، يميز بين صوتين متساويين بالشدة والمدة والارتفاع.

يعتمد على عدة عوامل منها المادة المصنوعة منها الآلة، وطريقة إصدار الصوت، وطريقة العزف، والمسافة التي ينتشر بها الصوت.(1)

مثلاً إذا كانت عيناك مغمضتين  فسيظل من السهل التمييز بين الناي والبيانو، حتى لو كانا يؤديان النوتة الموسيقية نفسها، إذ يعطي الاختلاف في شدة النغمات المختلفة الصادرة لكل آلة جودة صوت مميزة أو "جرس".

هذه القدرة على التمييز صحيحة حتى بين الآلات الموسيقية المتشابهة إلى حد كبير، مثل الكلارينيت والأوبوا. (3) باجتماع هذه الخصائص يمكننا التمييز بين أصوات الآلات الموسيقية المختلفة، وبين الدرجات الموسيقية المختلفة للآلة الواحدة.

وبذلك فإن كل الأصوات التي نسمعها عبارة عن أمواج تنتقل عبر الهواء، لكن يكمن اختلاف الأصوات الموسيقية عن باقي الأصوات بأن الطريقة الأساسية لتنظيم الموسيقا هي ترتيب موجات الصوت الفعلية نفسها ؛ إذ تكون الأصوات ممتعة ومتماشية مع بعضها البعض، أي أن كل نغمة نسمعها هي نوع معين من الصوت وتكون الاهتزازات التي تنتج منها منظمة للغاية، ولها الحجم والمسافة نفسها. (2)

وهذا ما يميز الأصوات الموسيقية وما يجعلنا نحكم عليها بأنها "نغمة" . 

المصادر:

1-   كتاب النظريات الموسيقية و الهارموني تأليف شادي كرم- نزار قرفول- ديسم جلو -عمر جمول و إشراف و تقديم فيكتور بابينكو من صفحة ١١ لصفحة ١٧

2- Internet]. Cnx.org. 2020 [cited 27 March 2020]. Available from]

 هنا

3- Internet]. Kellerphysics.com. 2020 [cited 27 March 2020]. Available from]

 هنا