ما هو الصوت؟
الصوت لغةً : مفرد أصوات، وهو الأثر المسموع الذي يحدث نتيجةً لِلتموّجات الناشئة بسبب اهتزاز جسم ما.
الصوت اصطلاحًا: هو أحد أشكال الطاقة التي تصدر عندما تهتز جزيئات الهواء وتتحرك في نمط معين يُطلق عليه اسم الموجات الصوتية.
أمّا عن سرعة الصوت فهي المسافة التي تقطعها نقطة معينة على الموجة ، وتُقاس عادةً بالمتر لِكل ثانية ويُشار لها بالرمز m/s، ويمكن قياس سرعة الصوت من خلال قسمة المسافة على الوقت.
مراحل اكتشاف الصوت
ندرج في ما يأتي توضيح للمراحل التي مرّ بها اكتشاف الصوت لدى عدد من العلماء:
- نُسِّب علم الصوتيات للعالم اليوناني فيثاغورس، وذلك في فترة القرن السادس قبل الميلاد، إذ كان الفيلسوف فيثاغورس يُجري عدد من التجارب على خصائص الأوتار التي تهتز نتيجةً لدقات الموسيقى.
- قدّم أرسطو فكرته في القرن الرابع قبل الميلاد حول الصوت بأنّ الموجات الصوتية تنتشر من خلال حركة الهواء، وكانت هذه الفكرة تنبع من الفلسفة أكثر من الفيزياء.
- حدّد المهندس المعماري الروماني فيتروفيوس الذي يعود للقرن الأول قبل الميلاد الآلية الأدق لِانتقال الموجات الصوتية، وكان له دور كبير في تصميم الصوت للمسارح.
- قدّم الفيلسوف الروماني بوثيوس عدد من الأفكار المتعلقة بعلوم الموسيقى خلال القرن السادس الميلادي، ومن أهم أفكاره أنّ الإدراك البشري للاهتزاز يرتبط بالتردد.
- انتقل اكتشاف الصوت لمراحله المتقدمة في عهد جاليليو جاليلي في الفترة الممتدة ما بين عاميّ 1564- 1642، إذ قدّم تطورًا ملموسًا في علم دراسة الاهتزازات والعلاقة ما بين درجة الصوت وتردد مصدر الصوت.
- استمرّ التطوّر في علم الصوت في عهد عالم الرياضيات الفرنسي مارين ميرسين في عام 1636، إذ لخص دراساته حول الصوت في قوانين ميرسين الثلاثة.
- قدّم الفيزيائي الإنجليزي روبرت هوك في وقتٍ لاحق من القرن ذاته موجة صوتية بتردد محدد باستخدام جهاز قياس على شكل عجلة مسننة ودوارة، وقد طُوّرت هذه العجلة في القرن التاسع عشر على يد الفيزيائي الفرنسي فيليكس سافارت وباتت تُستخدم في العروض التقديمية في محاضرات الفيزياء.
- أُطلق اسم الصوتيات على علم دراسة الصوت من قِبل الفيزيائي الفرنسي جوزيف سوفور في نهاية القرن السابع عشر وبداية القرن الثامن عشر، وقدّم للعلم دراسات مفصّلة عن العلاقة بين التردد والنغمة والموجات.
- أُجريت تجربة الجرس في الفراغ في عام 1650 بواسطة أثناسيوس كيرشر والذي أطلق نظرية خاطئة مفادها أنّ الصوت لا يحتاج للهواء، والحقيقة أنّ الجرة التي استخدمها كيرشر لم تكن خالية من الهواء تمامًا.
- استنتج العالم البريطاني روبرت بويل في عام 1660 أنّ الصوت بحاجة تامة للهواء.
خصائص الصوت
يتميز الصوت بعدد من الخصائص ، وفيما يأتي توضيح لهذه الخصائص:
- الطول الموجي: وتعني هذه الخاصيّة للصوت الحد الأدنى للمسافة التي تتكرر الموجة الصوتية فيها.
- سعة الموجة: هي الإزاحة القصوى للجسيمات الموجودة في الوسط الذي يمرّ الصوت من خلاله من الموقع الأصلي غير المضرب، وتُستخدم السعة عادةً لِقياس حجم الموجة الصوتية.
- الفترة الزمنية:وتُعرّف الفترة الزمنية بأنّها الوقت اللازم من أجل إصدار موجة صوتية، أو دورة كاملة من الصوت، أو الوقت المستغرق في اكتمال اهتزاز صوتي واحد.
- التردد: يُعبّر تردد الموجة عن عدد الموجات الصوتية أو عدد الدورات التي تُنتج خلال ثانية واحدة، ويُقاس تردد الموجة بوحدة هرتز.
- سرعة الموجة: وهي عبارة عن المسافة التي تقطعها الموجة الصوتية خلال ثانية واحدة، وتُقاس سرعة الموجة بالمتر لِكل ثانية.
استخدامات الصوت
يُستخدم الصوت في مجالات متعددة في الحياة اليومية لا يمكن لأحد تخيلّها، وفي ما يأتي مجموعة من أهم استخدامات الصوت في العصر الحديث:
- علاج مرض السرطان: إذ طور العلماء في مستشفى في مدينة لندن نظامًا صوتيًا قادرًا على تدمير الخلايا السرطانية، وذلك من خلال استخدام الموجات الصوتية التي تُسخّن الخلايا السرطانية وتقتلها.
- غلي الماء: إذ اخترع بيتر ديفي جهازًا لغلي الماء باستخدام الموجات الصوتية من خلال وضع الغلاية الصوتية في وعاء مليء بالماء وخلال ثواني معدودة يبدأ الماء بالغليان.
- زيادة سرعة نمو النبات: إذ تبينّ أنّ تشغيل النغمات الموسيقية حول النباتات تُساعد في مسارعة نموّها بنسبة تزيد عن 20%، فالأصوات الموسيقية تُولّد طاقة إيجابية لدى النبات.
- إنشاء الأشكال الهندسية الطبيعية: وذلك من خلال عدد من النوتات الموسيقية، إذ تتأثر الأشكال الهندسية بالاهتزازات الناتجة عن الصوت.
- تحديد المواقع باستخدام صدى الصوت: وهذه ظاهرة معروفة لدى الدلافين والخفافيش، إذ تستخدم هذه الحيوانات صدى صوتها للتعرّف على المكان المحيط بها.
الخلاصة
يُعرّف الصوت على أنّه موجة طولية ميكانيكية، تحتاج إلى وسط للانتقال مثل الهواء، والماء، والمعادن، ويتميز الصوت بعدد من الخصائص الفيزيائية المتعلقة بالموجة الصوتية، ورغم الاعتياد على وجود الصوت في الحياة اليومية، إلا أنّه بات يُشكّل نوعًا من الطاقة الهامة التي تُستخدم في العديد من النواحي كالتنقيب عن المعادن، والموجات الفوق صوتية، والتخفيف من الضوضاء وغيرها.
