موج صوتی

چشمه های صوتی اجسام مرتعشی هستند که در محیط اطراف خود امواجی به وجود می آورند این امواج انرژی مکانیکی را از چشمه به گوش منتقل می کنند و پرده گوش را به ارتعاش در می آورند و سبب احساس شنوایی می شوند.

نکته ) امواج صوتی امواج مکانیکی هستند که در هوا به طور طولی منتشر می شوند.

تولید امواج صوتی

برای بررسی چگونگی تولید صوت حرکت ارتعاشی یک دیاپازون را در نظر می گیریم دیاپازون دو شاخه فلزی دارد که بر اثر ضربه ارتعاش می کند ارتعاش این شاخه ها هوای اطراف آنها را آشفته می کند وقتی شاخه به سمت راست منحرف می شود مولکولهای هوا در جلوی آن فشرده می شود .زیاد شدن چگالی مولکولی یا بیش از حد عادی شدن فشار را تراکم می نامند.وقتی شاخه دیاپازون به طرف چپ منحرف می شود مولکولها پخش می شوند و فشار هوا در طرف راست شاخه دیاپازون کمتر از حد عادی می شود این حالت را انبساط می نامند. هنگامیکه دیاپازون ارتعاش می کند تراکم ها و انبساط های متوالی تولید و از دیاپازون دور می شوند چنانچه گوش شنونده ای در مسیر این تراکم ها وانبساط ها قرار گیرد ممکن است صدا را احساس کند.

پرسش : نمودار فشار (چگالی ) را بر حسب مکان رسم کنید؟

نکته 1) در انتشار صوت ذرات هوا منتقل نمی شوند بلکه حول نقطه تعادل خود نوسان می کند که لایه های تراکمی و انبساطی در اثر این نوسان ها بوجود می آید .

نکته 2) هر جسم مرتعش در هوا خود یک چشمه تولید موج صوتی است وقتی که یک چشمه صوت مرتعش می شود صوت ایجاد شده در تمام جهات منتشر می شوند.

نکته 3) اگر یک چشمه صوت ,صوت را به طور یکنواخت در تمام جهات گسیل کند صوت به صورت موج کروی در فضا منتشرمی شودجبهه های موج این امواج به صورت کره هایی به مرکز چشمه صوت است.

حدود شنوایی انسان

انسان می تواند موج هایی را که بسامد آن بین 20Hz تا20000Hz است بشنود. امواج صوتی بابسامد کمتر از 20Hz را       فرو صوت و بالاتر از20000Hz را فرا صوت می نامند.کاربرد امواج فرا صوت در پزشکی و صنعت است.

سرعت صوت

سرعت انتشار صوت در گازها از رابطه V =  بدست می آید.   

نکته1) وقتی یک موج صوتی از هوا وارد آب می شود سرعت انتشار آن افزایش می یابد و در نتیجه چون بسامد موج ثابت است طول موج آن نیزافزایش می یابد .

نکته 2) سرعت صوت نیز به ویژگی های محیطی که صوت در آن منتشر می شود وابسته است سرعت صوت در جامدات بیشتر از مایعات و در مایعات بیشتر از گازهاست چون اگر ماده متراکم باشد مولکولها به یکدیگر نزدیکتر ند و تپ های ایجاد شده در زمان کمتری به نقطه مجاور خود منتقل می شود.

نکته 3) سرعت انتشار صوت در هوای  تقریبا می توانیم از رابطه + 0/6 V =  بدست آوریم.

لوله های صوتی

الف) یک انتهای لوله باز و انتهای دیگر بسته است :

در یک لوله صوتی یک طرف بسته فقط با تشکیل موجهای ایستاده طولی , صوت تولید می شود . در این حالت در یک انتهای باز شکم و در انتهای بسته گره تشکیل می شوند.

در این لوله تعداد گره ها و تعداد شکم ها با یکدیگر برابر و به آن شماره صوت گویند.(n)

2n-1 شماره هماهنگ

نکته )اختلاف بسامد دو صوت متوالی  می باشد.

نکته ) در لوله هایی که یک انتها ی آن بسته است فقط هماهنگ های فرد صوت اصلی ایجاد می شود.

ب) هر دو انتهای لوله باز است

در یک لوله صوتی دو طرف باز با تشکیل موج های ایستاده طولی صوت تولید می شود. در هر دو انتهای لوله باز شکم تشکیل می شود.

n= شماره صوت = تعداد گره = شماره هماهنگ=1- تعدادشکم

نکته1) اختلاف بسامد دو صوت متوالی  می باشد.

نکته2) لوله صوتی دو طرف باز هماهنگ های زوج و فرد صوت اصلی را تولید می کنند.

نکته 3) وقتی در مسائل گفته می شود دو لوله هم صدا باشند یعنی

نکته 4) برای ایجاد امواج ایستاده در لوله صوتی از پدیده تشدید استفاده می کنبم به طوریکه هوای داخل لوله را با اعمال یک نیروی دوره ای به آن به نوسان در می آوریم (دیاپازون را درنزدیکی لوله به نوسان درمی آوریم اگر بسامد نوسان این دیاپازون با هر یک از بسامد های طبیعی لوله صوتی برابر باشد تشدید رخ خواهد داد بدین وسیله می توان موج ایستاده با بسامد مورد نطر را در لوله صوتی ایجاد کرد.

شدت صوت

مقدار انرژی که در واحد زمان از واحد سطح عمود بر راستای انتشار صوت عبور می کند را شدت صوت گوئیم و یکاء آن در si معادل     می باشد. 

انرژی که در واحد زمان به سطح کره با شعاعr₁ می رسد با انرژی که در واحد زمان به سطح کره با شعاع r₂  می رسد برابر است با                       

نکته ) شدت صوت در هر نقطه با مجذور دامنه و مجذور بسامد موجهای صوتی نسبت مستقیم دارد و با مجذور فاصله نسبت عکس دارد.

آستانه شنوایی: آهسته ترین صدایی که انسان می تواند بشنود را آستانه شنوایی می نامند.

آستانه دردناکی : بلندترین صدایی که انسان می تواند بشنود بدون آنکه گوش او به درد آید آستانه درد ناکی مینامند.

نکته ) آستانه درد ناکی وآستانه شنوایی به بسامد بستگی دارد.

تراز شدت صوت :

لگاریتم نسبت شدت آن صوت به شدت صوت مبناء راتراز شدت صوت گوئیم.

نکته ) ضعیف ترین صدایی را که انسان می تواند با بسامد 1000Hzبشنود دارای شدت  است و بلندترین صدا دارای شدت  می باشد.