الفيزياء — الصوت: خصائص الموجات الصوتية وسرعتها — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري

الموجات الصوتية: تعريفها وخصائصها

الصوت هو موجة ميكانيكية طولية تنتشر في الأوساط المادية (الصلبة والسائلة والغازية) ولا تنتشر في الفراغ. تنشأ الموجات الصوتية عن اهتزاز مصدر звуكي يسبب تمددات وانضغاطات في الوسط المنتشر فيه.

خصائص الموجات الصوتية

• التردد (f): عدد الاهتزازات في الثانية الواحدة، ويقاس بالهرتز (Hz). الأذن البشرية تسمع ترددات بين 20 Hz و 20 kHz.
• الطول الموجي (λ): المسافة بين قمتين متتاليتين أو قاعين متتاليين، ويقاس بالمتر (m).
• سرعة الصوت (v): تختلف باختلاف الوسط، فسرعة الصوت في الهواء ≈ 340 m/s، وفي الماء ≈ 1500 m/s، وفي الفولاذ ≈ 5000 m/s.
• الشدّة الصوتية (I): مقدار الطاقة الصوتية المارة عبر وحدة المساحة في الثانية، وتقاس بـ W/m².

العلاقة بين سرعة الصوت والتردد والطول الموجي

ترتبط هذه الكميات بالعلاقة الأساسية: v = f × λ حيث v هي سرعة الصوت، f التردد، وλ الطول الموجي.

تطبيقات عملية

مثال 1: إذا كان تردد موجة صوتية 440 Hz (نغمة لا) وطولها الموجي 0.78 m في الهواء، فما سرعة انتشارها؟
الحل: v = f × λ = 440 × 0.78 = 343.2 m/s

مثال 2: يصدر خفاش موجات صوتية بتردد 40 kHz. إذا كانت سرعة الصوت في الهواء 340 m/s، فما الطول الموجي لهذه الموجات؟
الحل: λ = v / f = 340 / 40000 = 0.0085 m = 8.5 mm

ظاهرة دوبلر الصوتية

عندما يقترب مصدر الصوت من الراصد، يزداد التردد المسموع (صوت حاد)، وعندما يبتعد يقل التردد المسموع (صوت غليظ). يستخدم مبدأ دوبلر في الرادار والتصوير الطبي بالأمواج فوق الصوتية.

تمارين تطبيقية

التمرين 1: سمع شخص صوت الرعد بعد 3 ثوانٍ من رؤية البرق. احسب بُعد السحابة عن الشخص إذا علمت أن سرعة الصوت 340 m/s (سرعة الضوء كبيرة جداً ويمكن إهمال زمن وصوله).

التمرين 2: موجة صوتية ترددها 256 Hz تنتشر بسرعة 340 m/s. احسب طولها الموجي. ما هو تردد الموجة إذا انتقلت إلى الماء حيث سرعتها 1500 m/s؟

التمرين 3: يستخدم جهاز السونار في السفن موجات فوق صوتية لقياس عمق البحر. إذا كانت سرعة الصوت في الماء 1500 m/s، واستغرق عودة الصدى 0.4 s، فما عمق البحر في هذه النقطة؟

للمزيد من المعلومات، راجع درس الموجات الميكانيكية المتوالية: تعريفها وخصائصها ودرس العدسات الرقيقة: شرح وتطبيقات محلولة في البصريات.

📍 دروس مشابهة

• الفيزياء — الظواهر الكهربائية: دارة RL في التيار المتناوب — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري
• الفيزياء — التحولات النووية: طاقة الربط والانشطار والاندماج — الثالثة ثانوي (شعب علمية) — بكالوريا — المنهاج الجزائري