تعتبر وحدة قياس الصوت التي يستخدمها العلماء من الأسئلة المهمة التي عمل عليها علماء الفيزياء في جميع الأوقات، نظرًا لأهميتها في أماكن التواجد البشري والحياة، مثل إدارة الضوضاء والضوضاء في المدن والمستوطنات الأخرى، و في مقالنا هذا، سنتعرف على ماهية الصوت ووحدات قياسه المختلفة، وكذلك التعرف على خصائصه، والعوامل التي تؤثر على شدة الصوت، وحجم هذه الشدة وأنواع الصوت. أمواج.
يبدو
يُعرَّف الصوت في أبسط أشكاله بأنه مجموعة من الأصوات يتلقاها الجسم من خلال الأذن، وهو أحد الحواس الخمس التي نمتلكها كبشر، أو أحد الحواس الست التي تمتلكها الحيوانات، حيث ينتج الصوت صوتًا. رد فعل يطابق ما سمعه الجسم، على سبيل المثال عندما تقترب الحيوانات المفترسة من قطيع من الغزلان، فإن الحيوانات التي ترى خطرًا وشيكًا تصدر أصواتًا لتحذير بقية القطيع وتهرب، وتسمى هذه الأصوات البلاغية. هو الصوت الذي يحدث عندما يهتز شيء ما ويرسل موجات من الطاقة أو الاهتزاز إلى آذاننا.
ما هي وحدة قياس الصوت
وحدة القياس الأساسية للصوت هي الديسيبل، وتستخدم هذه الوحدة بشكل أساسي للتعبير عن نسبة قيمة خاصية مادية إلى أخرى، ويتم تعريفها على أنها مقياس لوغاريتمي للوحدات. ويمكن أيضًا استخدام هذه الوحدة للتعبير عن ضغوط مرجعية مختلفة أو شدة الصوت، وما إلى ذلك. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن شدة الصوت، التي يتم التعبير عنها بالديسيبل في الهواء، ستختلف عن ديسيبل في الماء. وحدة الديسيبل هي وحدة نسبية مرتبطة بشروط معينة. اتفق العلماء على استخدام 1 ميكرو باسكال كضغط صوت مرجعي تحت الماء، بينما في الهواء اتفق العلماء على استخدام ضغط مرجعي أعلى، وهو 20 ميكرو باسكال لكل ديسيبل، وهناك أيضًا وحدات أخرى لقياس الصوت، وأهمها
- وحدات الديسيبل تُستخدم لقياس شدة الصوت أو ضغطه، ويُشار إلى الديسيبل بالديسيبل وسميت على اسم السير ألكسندر جراهام بيل، مخترع الهاتف ومقياس السمع، وجرس واحد يساوي 10 ديسيبل.
- هيرتز ما يسمى بوحدة الصوت في النظام الدولي للوحدات، أو التردد، بشكل أكثر دقة، ويبدأ التردد في سماعه من قبلنا عند 20 هرتز، وعندما يصل إلى أكثر من 20000 هرتز يطلق عليه الموجات فوق الصوتية.
- الواط وحدة المساحة التي تُقاس فيها شدة الصوت في النظام الدولي للوحدات، أي بالواط لكل متر مربع، ويُشار إليها بـ W / m².
- باسكال هذا هو النظام الدولي لوحدات ضغط الصوت، وضغط الصوت هو الفرق بين الضغط الناتج عن الموجة الصوتية وضغط البيئة التي تنتقل خلالها.
- وحدات Son وحدة جهارة محسوسة تساوي جهارة نغمة 1000 هرتز 40 ديسيبل فوق العتبة التي تبدأ بصوت واحد.
- الهاتف مُعرَّف كوحدة لجهارة الصوت الذاتية، وتسمى أيضًا الهاتف، والتي تساوي مقدار الشدة بالديسيبل لنغمة 1000 هرتز.
- الوحدات الأخرى المتعلقة بالوحدات الأساسية على سبيل المثال، الطول الموجي، والذي يتم التعبير عنه بالأمتار أو الياردات، وغيرها، والمدة، والتي يتم التعبير عنها بوحدات زمنية، مثل الثواني والدقائق والساعات.
كيفية إنتاج ونقل الصوت
تبدأ عملية إنتاج الصوت عندما يهتز جسم ما، مما ينتج عنه موجة ضغط، وتتسبب موجة الضغط هذه في حركة اهتزازية للجسيمات في البيئة، سواء كان ذلك الهواء أو الماء أو وسطًا صلبًا، وعندما تهتز الجسيمات، فإن الجسيمات القريبة تتحرك، تنقل الصوت أكثر عبر البيئة تلتقط الأذن البشرية الموجات الصوتية عندما تهتز جزيئات الهواء في قطع صغيرة داخل الأذن. من نواح كثيرة، تشبه الموجات الصوتية موجات الضوء، وكلاهما يأتي من مصدر معين، ويمكن نشرهما أو مبعثرة بوسائل مختلفة، ولكن على عكس الضوء، لا يمكن للموجات أن تنتشر صوتيًا إلا من خلال وسيط مثل الهواء والزجاج والمعادن والماء وغيرها.
خصائص الصوت
الخصائص هي خواص فيزيائية مرتبطة بتوليد ونقل وانتشار وحجم وكمية الصوت في الوسط الذي ينتشر فيه، مثل الماء والغاز والهواء والمواد الصلبة وما إلى ذلك. ومن أهم هذه الخصائص ما يلي
- التردد المعدل الذي تكمل به الموجة الصوتية دورة كاملة، من الذروة إلى القاع والعودة إلى الذروة، بمعنى آخر، يشير تردد الموجة الصوتية إلى سرعة اهتزاز الصوت المنقول عبر الهواء.
- السعة يشير هذا إلى مقدار الضغط والتوسع الذي ينتقل من خلاله الوسيط الذي تنتشر الموجة الصوتية من خلاله، ويتم النظر إلى هذه السعة من خلال آذاننا على أنها ارتفاع الصوت الذي نتلقاه، على سبيل المثال، السعة العالية تعادل الأصوات العالية .
- السرعة تشير إلى السرعة الدقيقة التي ينتقل بها الصوت، وتعتمد على عوامل مختلفة مثل الرطوبة والكثافة ودرجة الحرارة وما إلى ذلك.
- Timbre أو الطابع الصوتي يتم تعريف Timbre كما لو كان هناك صوتان مختلفان لهما نفس التردد والسعة، ثم بحكم التعريف لهما رنين مختلف.
- الطول الموجي الطول الموجي للموجة الصوتية، والمعروف باسم الرسم البياني، والذي يمثل تغيرات ضغط الموجات الصوتية وهو المسافة المادية بين قمتين متتاليتين لموجة صوتية.
- المدة هي مقدار الوقت الذي تستغرقه النغمة ويمكن وصفها بأنها طويلة أو قصيرة أو تستغرق بعض الوقت. تؤثر مدة النغمة على جرس الصوت وإيقاعه.
- انعكاس الموجات الصوتية عندما تصطدم الموجات الصوتية بسطح صلب أو خفيف، فإنها تنعكس مرة أخرى في نفس البيئة، وتخضع الموجات الصوتية لقوانين الانعكاس تمامًا مثل موجات الضوء.
- انكسار الموجات الصوتية يحدث انكسار الصوت عندما تتغير كثافة الغلاف الجوي الذي يتحرك فيه، ومع ارتفاع درجة الحرارة تقل كثافة الغاز.
- انحراف الموجات الصوتية تمتلك الموجات الصوتية القدرة على الانكسار من خلال العوائق، لذا فإن الثقب الصغير نفسه سيكون بمثابة مصدر صوت محلي إذا كان هناك ثقب صغير في الباب.
أنواع الموجات الصوتية
تنقسم الموجات الصوتية إلى عدة أنواع حسب المواد التي تتكون منها الموجة، مثل حركة الجسيمات في الوسط، ونوع الوسيط الذي تحدث فيه الموجة، وغيرها، ومن أهم هذه الأنواع
- الموجات الصوتية الطولية الموجات التي تكون فيها حركة الجسيمات في الوسط موازية لاتجاه انتقال الطاقة مثل الموجات الصوتية في الهواء والسوائل.
- الموجات الصوتية الميكانيكية تتطلب موجات تتطلب مدخلاً أوليًا من الطاقة لنقل الطاقة عبر وسيط للانتشار، ويعتمد هذا بشكل أساسي على اهتزازات المادة، ومن أمثلتها العديدة في الطبيعة موجات الماء والموجات الزلزالية وغيرها.
- موجات ضغط الصوت موجة ذات نمط منتظم لمناطق الضغط المرتفع والمنخفض، وتعتمد على ضغط وخشونة الموجات الصوتية، مثل الموجات الصوتية التي تدركها أذن الإنسان.
- موجات القص الصوتية تهتز موجات القص عموديًا على اتجاه الموجة وتنتقل بسرعة أبطأ من الموجات الطولية.يمكن إنشاء موجات القص فقط في المواد الصلبة.
العوامل المؤثرة في شدة الصوت
يتم تعريف شدة الصوت ببساطة على أنها وعي ذاتي لضغط الصوت، ويتأثر هذا الضغط بعدة عوامل مختلفة، بحيث يمكن أن يكون الصوت منخفضًا أو مرتفعًا أو مرتفعًا جدًا، وما إلى ذلك، ومن أهم هذه العوامل
- ما هو الوسيط يمكن للصوت أن ينتقل عبر الغازات والسوائل والمواد الصلبة، على سبيل المثال، ينتقل الصوت بشكل أسرع عبر المواد الصلبة لأن جزيئاته متراصة بإحكام، وهذا يسمح للموجات الصوتية بنقل الاهتزازات بسرعة من جزيء إلى آخر.
- الضغط والفراغ. عندما ينتقل الصوت عبر وسيط، تتسبب طاقته في تحريك الجسيمات، مما يخلق نمطًا متناوبًا من الانضغاط والخلخلة، وهذا يؤثر بشكل مباشر على شدة الصوت.
- الضغط والكثافة حيث أن تواتر الحركة التوافقية البسيطة يتناسب طرديًا مع صلابة وضغط الجسم المتذبذب، وكلما زادت كثافة الوسط، كانت سرعة الصوت أبطأ، وهذا يؤثر على شدة الصوت وسرعته. …
- الضغط والسعة التغير في الضغط يتناسب مع اتساع الاهتزاز، وتتوافق هذه العلاقة مع حقيقة أن الموجة الصوتية ناتجة عن بعض الاهتزازات، وكلما زادت سعة ضغطها زاد ضغط الهواء في الصوت . يشع.
- الانتشار عندما يهتز جسم ما، فإنه ينتج طاقة حركية تنتقل عن طريق الجسيمات في بيئة تشبه الحلقة، والتي تتمدد وتتوسع أثناء تحركها عبر الهواء حيث يتم نقل طاقتها الحركية إلى الجسيمات القريبة وقدرتها على الانتشار، مما يؤثر على شدتها. من الصوت.
قانون حساب قوة الصوت
تسمى كمية الطاقة التي يتم نقلها عبر جزء معين من الوسيط لكل وحدة زمنية شدة الموجة الصوتية. وكلما زادت سعة اهتزاز جسيمات الوسيط، زادت سرعة نقل الطاقة خلاله، و كلما زادت حدة الموجة الصوتية، وبالتالي فإن شدتها تساوي الطاقة مقسومة على الوقت أو المنطقة أو المنطقة … أو منطقة، لذلك تأخذ المعادلة الشكل التالي
- شدة الموجة الصوتية = منطقة الطاقة
الوحدات النموذجية للتعبير عن شدة الموجة الصوتية هي الواط لكل متر 2، ولكن غالبًا ما يتم الإبلاغ عن مستويات شدة الصوت بالديسيبل بدلاً من الواط لكل متر مربع. تتعلق أسباب اختيار الوحدات بكيفية إدراكنا للأصوات. تدرك الأذنين الصوت بدقة أكبر من حيث لوغاريتم الديسيبل، بدلاً من الشدة التي أشار إليها السير ألكسندر جراهام بيل مباشرة.
مقياس مستوى الصوت وتطبيقاته
هو جهاز يتكون من ميكروفون ومضخم ومستشعر معالجة الإشارة وشاشة أو شاشة وفي آلية التشغيل يقوم الميكروفون بتحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية مكافئة وتكون الإشارة الكهربائية الصادرة من الميكروفون عند مستوى منخفض جدًا، لذلك يتم تضخيمه بواسطة مكبر الصوت قبل معالجته بواسطة المعالج. إدارة الضوضاء من مجموعة متنوعة من المصادر، بما في ذلك المواقع الصناعية وحركة المرور على الطرق والسكك الحديدية والمباني التجارية أو المواقف الحضرية النموذجية مثل الحفلات الموسيقية والترفيه وما إلى ذلك.
وهكذا وصلنا إلى ختام مقالنا بعنوان “ما هي وحدة قياس الصوت”، وبفضله تعرفنا على ماهية الصوت وأنواع الموجات الصوتية ووحدات قياسها المختلفة، وكذلك عن خصائصه. والعوامل المؤثرة في شدة الصوت، وما هو قانون قياس الشدة وهيكل مقياسها.