ما‌ ‌الصوت‌ ‌فيزيائياً؟‌ ‌

نختبرُ الأصوات باستمرار، فهنا موسيقا عذبة وهناك صراخ طفل يبكي وعلى شاشة التلفاز برنامج حواري تتعالى فيه الأصوات، فالصوت حولك دائماً وهو ربما آخر ما تختبرهُ قبل الدخول في عالم النوم الهادئ، وهو الذي قد يخرجك منهُ على عجلٍ صوتٌ أيضاً، فماذا تخبرنا الفيزياء عن الأصوات؟ لنتابع.

يُعرّف الصوت على أنه انتقال الطاقة من جسم مهتز على شكل موجات تنتقل عبر وسط ماديّ، لكننا نستخدم تعبير "صوت" في حالة دخول تلك الموجات الصوتية إلى الأذن والاستجابة لها (1).

لا ينتقل الصوت في الفراغ؛ إذ يحتاج إلى وسط مادي كالهواء أو الماء، وأول من اكتشف ذلك هو العالم الإنكليزي روبرت بويل؛ فقد أجرى تجربة ربما مرت عليك في حصة العلوم للمرحلة الابتدائية (1).

إذ ضبط رنين المنبه، ثم وضعه داخل وعاء زجاجي كبير، وبينما كانت الساعة لا تزال ترن؛ فرَّغ كل الهواء بمضخة ليتلاشى الصوت حتى اختفى؛ لعدم وجود وسط لانتقاله (1).

عندما تسمع صوتاً ما؛ فإنك تنصت لطاقة انتقلت من مصدر عبر جزيئات الهواء ووصلت لاحقاً إلى أذنيك لتستجيب لها (2).

في النتيجة يتولد نمط متناوب عبارة عن مناطق متجمِّعة (انضغاطات)، ومناطق منتشرة (تخلخلات)، لهذا تُصنف الموجة الصوتية بوصفها موجة طولية (longitudinal) لأن الهواء يهتز باتجاه حركة الموجة نفسها (2).

يُعدُّ الانعكاس أحد خصائص الموجة الصوتية ويُسمى أيضاً بالصدى وهو حركة  الموجة الصوتية واصطدامها بعائق، ثم ارتدادها لتستجيب إليها الأذن (2).

تُعدُّ خاصية الانعكاس أساسَ عمل بعض أجهزة استكشاف قاع البحار (sonar)؛ إذ يتعذر وصول الضوء إليها كما يظهر هنا صورة مسح صوتي لقارب محطم من بقايا الحرب العالمية الثانية (2).

تنحني الموجة الصوتية حول الحواجز في أثناء انتقالها، وهو ما يسمى بالحيود، فعندما تُحدث شخصاً في غرفة مجاورة لك فإنهُ يسمعك بوضوح؛ لأن موجاتك الصوتية تنحني عبر الجدران لتصل إلى ذلك الشخص (3).

تنتقل الموجة الصوتية بسرعة ثابتة لكل وسط بدرجة حرارة وضغط محددين، وهذه السرعة هي ثابت فيزيائي، وتبلغ 344 متر لكل ثانية في الهواء الجاف بدرجة حرارة 21 درجة مئوية عند مستوى سطح البحر (4).

عندما تتسارع الطائرة بسرعة تفوق سرعة الموجات الصوتية ذات الكثافة العالية الناتجة عن محركاتها؛ ينتج عن هذه الحالة صوت مدو يُسمى اختراق حاجز الصوت (sonic boom) (2).

المصادر: