موج صوتی (Sound Wave)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
موج صوتی (Sound Wave) :
موج صوتی مهم ترین و شناخته شده ترین مثال از موج طولی مکانیکی است. صوت از ارتعاش یک منبع (مانند تارهای صوتی، بلندگو، یا هر جسم مرتعش) ایجاد می شود و در محیط های مادی (جامد، مایع، گاز) به صورت یک موج طولی منتشر می شود. این موج شامل نواحی متناوب تراکم (فشار بالا) و انبساط (فشار پایین) است که با سرعت معینی در محیط حرکت می کنند. گوش انسان قادر است امواج صوتی با فرکانس بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز را تشخیص دهد.
تولید صوت: هر جسمی که به نوسان درآید، می تواند صوت تولید کند. وقتی یک جسم نوسان می کند، به مولکول های هوای اطراف خود ضربه می زند و آنها را به نوسان وامی دارد. این نوسان به صورت یک موج فشاری در هوا منتشر می شود. برای مثال، در یک بلندگو، یک دیافراگم با توجه به سیگنال الکتریکی به جلو و عقب می رود و امواج صوتی تولید می کند. در سازهای بادی، ستون هوای درون ساز به نوسان درمی آید. در سازهای زهی، تارها به نوسان درمی آیند و این نوسان از طریق سیم ها و بدنه ساز به هوا منتقل می شود.
انتشار صوت: صوت برای انتشار به یک محیط مادی نیاز دارد و در خلاء منتشر نمی شود. سرعت صوت در محیط های مختلف متفاوت است. در هوا در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد، سرعت صوت حدود ۳۴۳ متر بر ثانیه است. در آب، سرعت صوت حدود ۱۴۸۰ متر بر ثانیه و در فولاد حدود ۵۹۰۰ متر بر ثانیه است. سرعت صوت در گازها به دما، فشار و جرم مولی گاز بستگی دارد. رابطه سرعت صوت در یک گاز ایده آل به صورت زیر است:
\[ v = \sqrt{\frac{\gamma R T}{M}} \]که در آن
\[ \gamma \](گاما) نسبت ظرفیت های گرمایی (حدود ۱.۴ برای هوا)،
\[ R \]ثابت جهانی گازها،
\[ T \]دمای مطلق و
\[ M \]جرم مولی است.
ویژگی های صوت: صوت دارای سه ویژگی اصلی است: بلندی (دامنه)، زیر و بمی (فرکانس) و تُن (کیفیت صدا). بلندی صدا به دامنه موج بستگی دارد؛ هرچه دامنه بزرگتر باشد، صدا بلندتر است. زیر و بمی صدا به فرکانس موج بستگی دارد؛ هرچه فرکانس بالاتر باشد، صدا زیرتر است. تُن یا کیفیت صدا به شکل موج (وجود هارمونیک ها) بستگی دارد و باعث می شود صدای یک نت از پیانو با همان نت از ویولن متفاوت باشد.
پدیده های موجی صوت: صوت مانند همه امواج، پدیده های بازتاب، شکست، تداخل و پراش را نشان می دهد. پژواک نمونه ای از بازتاب صوت است. تداخل امواج صوتی می تواند منجر به نقاطی با صداهای بلندتر (تداخل سازنده) یا سکوت (تداخل ویرانگر) شود. پراش صوت به ما اجازه می دهد صدای کسی را که پشت دیوار صحبت می کند بشنویم، زیرا امواج صوتی با طول موج بلند به راحتی از گوشه ها خم می شوند.
کاربردهای صوت: صوت کاربردهای بی شماری دارد. ارتباطات کلامی اساسی ترین کاربرد آن است. موسیقی هنر سازمان دهی صوت است. در پزشکی، سونوگرافی از امواج فراصوت برای تصویربرداری از اندام های داخلی استفاده می کند. در صنعت، از صوت برای آزمایش های غیرمخرب (یافتن ترک ها) و تمیزکاری اولتراسونیک استفاده می شود. در اقیانوس شناسی، سونار با استفاده از صوت، زیردریایی ها و ماهی ها را شناسایی می کند. در معماری، علم آکوستیک به طراحی فضاهایی با کیفیت صوتی مطلوب می پردازد.
به طور خلاصه، موج صوتی یک پدیده فیزیکی بنیادی است که نقش حیاتی در زندگی روزمره، علم و فناوری دارد. درک عمیق آن نیازمند مطالعه فیزیک امواج، آکوستیک و ریاضیات است.
