صدا نقش مهمی در زندگی ما دارد. گوش که یکی از اندام های حسی ما است به ما توانایی شنیدن دنیای اطراف را می دهد. صدا برای به اشتراک گذاشتن اطلاعات، خلق هنر، تعامل با مردم، تنظیم برنامه کاری و بسیاری از جنبه های بی شمار دیگر زندگی حیاتی است.
بگذارید بفهمیم:
یک نوار لاستیکی بردارید و آن را در قسمت بلندتر جعبه مداد قرار دهید. دو مداد را بین جعبه و لاستیک کشیده قرار دهید. حالا نوار لاستیکی را جایی از وسط بچینید. چه چیزی را مشاهده می کنید؟
هنگامی که یک نوار محکم کنده می شود، می لرزد و صدا تولید می کند . وقتی لرزش متوقف شود، صدا تولید نمی کند. به حرکت رفت و برگشت یک جسم، ارتعاش گفته می شود.
در انسان، صدا توسط جعبه صدا یا حنجره تولید می شود . انگشتان خود را روی گلو قرار دهید و یک برآمدگی سخت پیدا کنید که به نظر می رسد هنگام قورت دادن حرکت می کند. این قسمت از بدن به جعبه صوتی معروف است. دو تار صوتی بر روی جعبه صدا به گونه ای کشیده شده اند که یک شکاف باریک بین آنها برای عبور هوا ایجاد می کند. هنگامی که ریه ها هوا را از طریق شکاف وارد می کنند، تارهای صوتی می لرزند و صدا تولید می کنند. ماهیچه های متصل به تارهای صوتی می توانند تارها را سفت یا شل کنند.
چرا صدای مردان، زنان و کودکان متفاوت است؟
به این دلیل است که طول تارهای صوتی در مردان حدود 20 میلی متر است. در زنان، اینها حدود 5 میلی متر کوتاهتر هستند. کودکان تارهای صوتی بسیار کوتاهی دارند.
ما صدا را از طریق گوش خود می شنویم. شکل قسمت بیرونی گوش مانند قیف است. هنگامی که صدا وارد گوش ما می شود، از کانالی عبور می کند که در انتهای آن یک غشای نازک محکم به نام پرده گوش قرار دارد. ارتعاشات صدا باعث ارتعاش پرده گوش می شود. پرده گوش ارتعاشاتی را به گوش داخلی می فرستد که سیگنال را به مغز می فرستد و به این ترتیب ما می شنویم.
صدا برای انتشار خود به یک رسانه نیاز دارد. نمی تواند در خلاء حرکت کند. به همین دلیل است که دو فضانورد در فضا یا ماه که جو وجود ندارد صدای یکدیگر را نمی شنوند. صدا می تواند در جامدات، مایعات و گازها حرکت کند. سرعت آن در جامد بیشتر، در مایعات کمتر و در گازها کمتر است. برای مثال سرعت صوت در آهن نزدیک به 5000 متر بر ثانیه، در آب نزدیک به 1500 متر بر ثانیه و در هوا نزدیک به 330 متر بر ثانیه است. این به چه معناست؟ به این معنی است که هر چه ذرات نزدیک‌تر باشند، صدا سریع‌تر می‌تواند حرکت کند.
بیایید ببینیم صدا در یک رسانه چگونه حرکت می کند.
تصور کنید از طریق یک بلندگو به موسیقی گوش می دهید. صدای بلندگو چگونه به گوش شما می رسد؟ صدا نوعی انرژی است که برای حرکت به مواد نیاز دارد. صدا به صورت موج یا اختلال ذرات هوا حرکت می کند. هنگامی که موسیقی در حال پخش است، بلندگو در حال لرزش است. وقتی موسیقی خاموش است، لایه‌های هوا ساکن هستند، اما وقتی بلندگو روشن است، لرزش این لایه‌های هوا را مختل می‌کند. ذرات از جسم در حال ارتعاش به گوش حرکت نمی کنند. ذره ای از محیط در تماس با جسم ارتعاشی ابتدا از موقعیت تعادل خود جابه جا می شود. سپس به ذره مجاور نیرو وارد می کند. در نتیجه ذره مجاور از موقعیت استراحت خود جابجا می شود. پس از جابجایی ذره مجاور، اولین ذره به موقعیت اولیه خود باز می گردد. این روند در محیط تا زمانی که صدا به گوش شما برسد ادامه می یابد. این همان چیزی است که در هنگام انتشار صدا در یک رسانه اتفاق می افتد، از این رو صدا را می توان به عنوان یک موج تجسم کرد.
هنگامی که یک جسم ارتعاشی به سمت جلو حرکت می کند، هوای جلوی خود را فشار داده و فشرده می کند و ناحیه ای با فشار بالا ایجاد می کند. این ناحیه فشرده سازی (C) نامیده می شود. این فشرده سازی شروع به دور شدن از جسم ارتعاشی می کند. هنگامی که جسم ارتعاشی به سمت عقب حرکت می کند، ناحیه ای با فشار کم به نام نادر شدن (R) ایجاد می کند. همانطور که جسم به سرعت به جلو و عقب حرکت می کند، مجموعه ای از فشرده سازی ها و نادری در هوا ایجاد می شود. اینها موج صوتی را ایجاد می کنند که از طریق رسانه پخش می شود. فشرده سازی ناحیه فشار بالا و نادر ناحیه فشار پایین است. فشار به تعداد ذرات یک محیط در حجم معین مربوط می شود. یک حرکت کامل به این سو و آن سو یک فشرده سازی و یک نادری را تشکیل می دهد که با هم یک موج را تشکیل می دهند. به این موج که در آن ذرات محیط پیرامون موقعیت متوسط خود در جهت انتشار صوت ارتعاش می کنند، موج طولی نامیده می شود.
برخی از اصطلاحات مربوط به موج:
1) دامنه: حداکثر جابجایی ذره یک محیط در دو طرف موقعیت متوسط آن را دامنه موج می گویند. با حرف a نشان داده می شود و واحد SI آن متر است.
2) دوره زمانی: مدت زمانی که یک ذره از محیط برای ارتعاش کامل می کند دوره زمانی موج نامیده می شود. با حرف T نشان داده می شود و واحد SI آن دوم است.
3) فرکانس: به تعداد ارتعاشاتی که ذره ای از محیط در یک ثانیه ایجاد می کند فرکانس موج می گویند. با حرف f نشان داده می شود و واحد SI آن دوم -1 یا هرتز (هرتز) است.
در زمان T تعداد امواج = 1، بنابراین در 1 ثانیه تعداد امواج یا فرکانس است
\(f = \frac{1}{T}\)
4) طول موج: مسافت طی شده توسط موج در یک دوره زمانی ارتعاش ذره محیط را طول موج آن می نامند و با علامت λ نشان داده می شود. واحد SI آن متر است. در یک موج طولی، فاصله بین دو فشردگی متوالی یا دو نادری متوالی برابر با یک طول موج است.
صدای فرکانس های کمتر از حدود 20 ارتعاش در ثانیه (20 هرتز) توسط گوش انسان قابل تشخیص نیست. به چنین صداهایی غیرقابل شنیدن می گویند. در سمت بالاتر، صداهای فرکانس های بالاتر از حدود 20000 ارتعاش در ثانیه (20 کیلوهرتز) نیز برای گوش انسان قابل شنیدن نیست. بنابراین، برای گوش انسان، محدوده فرکانس های قابل شنیدن تقریباً بین 20 تا 20000 هرتز است. برخی از حیوانات مانند سگ ها می توانند صداهای فرکانس های بالاتر از 20000 هرتز را بشنوند.
اجازه دهید تلفن رشته ای خود را ایجاد کنیم.
مواد مورد نیاز: 2 لیوان کاغذی، یک تکه ریسمان در حدود 2 فوت، میخ برای ایجاد سوراخ در لیوان های کاغذی
1. از یک میخ برای ایجاد یک سوراخ کوچک در ته هر فنجان کاغذی استفاده کنید
2. نخ را از داخل فنجان بکشید و یک گره بزنید. از یک قطعه سیم بلند استفاده کنید تا صدا به دورتر برسد
3. یک نفر می تواند گوشی را تا گوش خود بگیرد و نفر دیگر می تواند در فنجان صحبت کند. سیم را محکم نگه دارید وگرنه امواج صوتی به درستی حرکت نمی کنند.
چگونه کار می کند؟
امواج صوتی زمانی ایجاد می شوند که صداها ارتعاشاتی در هوا ایجاد می کنند. در این فعالیت صدای شما هوای داخل فنجان را به لرزه در می آورد که سپس به ته فنجان منتقل می شود. کف فنجان امواج صوتی را به سیم و به همین ترتیب به فنجان دیگر منتقل می کند.
