شدة الصوت

تختلف خواص الصوت من حيث الشدة والتردد والنوع , حيث إن هناك حدود لحساسية الأذن للصوت من حيث الشدة والتردد , وتعرف شدة الصوت على إنها ( المعدل الزمني لتدفق الطاقة الصوتية خلال وحدة المساحة وهي كمية فيزياوية تدل على وضوح وخفوت الصوت وتقاس بوحدة الديسيبل db). الديسيبل هي وحدة قياس شدة الصوت وتساوي عشر (1/10) من وحدة قياس شدة الصوت الأصلية البيل .
تعتمد شدة الصوت على عدة عوامل:
*سعة اهتزاز المصدر : تتناسب شدة الصوت طرديا مع مربع سعة الاهتزاز.
* المساحة السطحية للسطح المهتز : شدة الصوت تتناسب طرديا مع مساحة السطح المهتز.
*المسافة بين المصدر والمستلم: شدة الصوت تتناسب مع مربع المسافة الفاصلة بين المصدر والمستلم(قانون التربيع العكسي , حيث كلما قصر طول الجسم زادت شدة الصوت أي كان الصوت أعلى).
التردد:عدد الذبذبات في الثانية الواحدة ويحدد حدة الصوت أو غلظه , فالأذن البشرية تسمع الأصوات التي تقع تردداتها ضمن المدى المحصور 20-20000) Hz) .
أهم الخصائص التي يعتمدها السامع لتميز الأصوات المختلفة هي :
العلو 2- درجة الصوت 3- نوعية النغمة

العلو : يرتبط العلو بشدة الصوت إلا إن العلو يتوقف على تأثير شدة الصوت على الأذن البشرية .
ويعرف العلو بأنه ( الإحساس الذي يتوقف على شدة الصوت المسموع) أي مدى تقبل الأذن للصوت , ومع أن العلو يزداد مع زيادة شدة الصوت إلا إن الأذن لا تسمع الأصوات بنفس الحساسية وهذا يختلف باختلاف الترددات لتلك الأصوات.ويعتمد العلو على شدة الصوت وعلى حساسية الأذن.

درجة الصوت : هي ذلك الإحساس الذاتي الذي يتوقف على تردد الصوت المسموع أي أنها حدة نغمة الصوت كما تشعره الأذن. فمثلا أصوات النساء والأطفال تكون درجاتها عالية وحادة لان تردداتها مرتفعة بينما صوت الرجل درجته واطئة وخشنة لان تردده منخفض.

نوعية الصوت (النغمة) : إن نوعية النغمة هي التي تمكننا من التمييز بين صوتين لهما نفس الشدة والدرجة ولكنهما صادران من مصدرين مختلفين وهذا يعزى إلى الاختلاف في عدد وترتيب وشدة التوافقيات التي يتألف منها كل صوت , وعلى هذا الأساس يمكن التمييز بين الأصوات المنبعثة من الآلات المختلفة حتى وان كانت جميعها تعزف نغما واحدا وبنفس الشدة .
ولو فرضنا إن شخصا يناديك فانك ستدرك حالة سماعه من خلال علو ودرجة الصوت إن كان رجل أم امرأة أو طفل أما نوعية صوته فتساعدك على التعرف على الشخص المنادي وتميزه .

انتقال الموجات الصوتية
يوضح الشكل (1-3) موجة منتقلة نحو اليمين عبر انبوب ممتلئ بالغاز , نفترض شريحة رقيقة من الهواء سمكها ?x متموضعة على طول الانبوب وعندما تمر الموجة خلال x فان جسيمة الهواء تتذبذب الى اليسار واليمين بحركة توافقية بسيطة حول موضع التوازن لذلك فان تذبذبات هذه الجسيمة تحدث موجة صوتية .
يمكن كتابة دالة الموضع بالصورة التالية : s(x,t)= smax cos (kx-wt)
حيث ان smaxتمثل سعة الازاحة القصوى لجسيمة الهواء
k : العدد الموجي , w: التردد الزاوي للمكبس
ونلاحظ ان حركة الجسيمة على طول محور x في اتجاه انتشار الموجة الصوتية (موجة طولية) , وان تغير ضغط الغاز ?P (سعة الضغط وهو اكبر تغير لضغط الموجة ) يمكن كتابته بالصورة التالية :
?P =?Pmax sin (kx-wt)
??P?_max=?(v??)?_max
حيث ان موجة الضغط متفاوتة مع موجة الازاحة بزاوية 90 ونلاحظ ان التغير في الغط يكون اقصى ما يمكن عندما تكون الازاحة مسوية للصفر , والازاحة تكون اقصى ما يمكن عندما يكون الضغط مساويا للصفر .