ماهي وحدة قياس الصوت

ماهي وحدة قياس الصوت،التي يستخدمها العلماء وهي من المشاكل المهمة التي كافح الفيزيائيون من جميع الأعمار لحلها لأهميتها في مواقع الوجود والحياة البشرية، مثل الضوضاء والإدارة السليمة في المدن والمناطق المأهولة الأخرى، وفي مقالنا بقلم تعرف على ماهية الصوت ووحدات قياسه المختلفة سنتعرف أيضًا على خصائصه، والعوامل التي تؤثر على شدة الصوت، وحجم هذه الشدة وأنواع الموجات الصوتية.

ما هو الصوت

ويعرف الصوت، في أبسط أشكاله، بأنه مجموعة من الأصوات يتلقاها كائن حي من خلال الأذن، وهو أحد الحواس الخمس التي نمتلكها كبشر أو أحد الحواس الست التي تمتلكها الحيوانات، حيث الصوت ينتج عنه رد فعل يتوافق مع ما سمعه الكائن الحي، على سبيل المثال، عندما تقترب الحيوانات المفترسة من قطيع من الغزلان، تصدر الحيوانات التي شهدت خطرًا وشيكًا أصواتًا لتنبيه بقية القطيع والهرب، وتسمى هذه الأصوات البلاغية  ، ويستخدم الناس البلاغة من خلال الكلام، وتشمل الأصوات نطاقًا واسعًا منها، مثل أجهزة الإنذار أو الطبول، والآلات الموسيقية، والأجهزة، وغير ذلك من حيث الصوت في الفيزياء، هو الصوت الذي يحدث عندما يهتز شيء ما ويصدر موجات  من الطاقة أو الاهتزازات إلى آذاننا، وكلما كانت الاهتزازات أقوى، ارتفع الصوت، بينما تضعف الأصوات كلما ابتعدنا عن مصدر الصوت.

ماهي وحدة قياس الصوت

ثم وحدة قياس الصوت الرئيسية هي الديسيبل، وتستخدم هذه الوحدة بشكل أساسي للتعبير عن نسبة قيمة واحدة من الممتلكات المادية إلى أخرى، ويتم تعريفها على أنها مقياس وحدة لوغاريتمي، ويمكن أيضًا استخدام هذه الوحدة للتعبير عن مختلف ضغوط مرجعية أو شدة الصوت وما إلى ذلك ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن كثافة الصوت، المقدرة بالديسيبل في الهواء، ستكون مختلفة عن الديسيبل في الماء وحدة الديسيبل هي وحدة نسبية مرتبطة بظروف محددة وقد وافق العلماء على استخدام 1 ميكرو باسكال كمرجع للضغط تحت الماء الصوت، بينما وافق علماء الهواء على استخدام ضغط مرجعي أعلى تبلغ 20 ميكرو باسكال ديسيبل وهناك وحدات قياس أخرى للصوت أهمها

• وحدات الديسيبل تستخدم لقياس شدة الصوت أو ضغطه، ويشار إلى الديسيبل على أنه ديسيبل وسمي على اسم السير ألكسندر جراهام بيل، وهو مخترع كل من الهاتف ومقياس السمع كل 1 جرس يساوي 10 ديسيبل.
• ثم وحدات هيرتز والتي تشير إلى وحدة الصوت في النظام الدولي للوحدات، أو التردد، بدقة أكبر، ويبدأ التردد في سماعه بواسطتنا عند 20 هرتز، وعندما يصل إلى أكثر من 20000 هرتز، يطلق عليه الموجات فوق الصوتية .
• وحدات واط هي وحدة مساحة تقاس بها شدة الصوت في النظام الدولي للوحدات si، وهي واحدة واط لكل متر مربع ويرمز لها بـ w / m².
• ثم وحدات باسكال هي وحدة قياس ضغط الصوت في النظام الدولي للوحدات، وضغط الصوت هو الفرق بين الضغط الناتج عن الموجة الصوتية والضغط المحيط للوسط الذي تمر من خلاله.
• وحدات الصوت وحدة الحجم المدرك، والتي تساوي حجم نغمة 1000 هرتز عند 40 ديسيبل أعلى من الحد الأدنى، بدءًا من صوت تنبيه واحد.
• ثم الهاتف يعرف على أنه الوحدة الجوهرية لجهارة الصوت، والتي تسمى أيضًا الهاتف، تساوي عدد الشدة بالديسيبل لنغمة 1000 هرتز.
• الوحدات الأخرى المتعلقة بالوحدات الأساسية مثل الطول الموجي، والذي يتم التعبير عنه بالأمتار، الياردات، وما إلى ذلك، والمدة، والتي يتم التعبير عنها بوحدات زمنية مثل الثواني والدقائق والساعات.

كيف يتم إصدار الصوت

تبدأ عملية إنتاج الصوت عندما يهتز جسم ما، مما ينتج عنه موجة ضغط، وتؤدي موجة الضغط هذه إلى حركة اهتزازية للجسيمات في الوسط المحيط، سواء كان الهواء، أو الماء، أو الصلب، وعندما تهتز الجسيمات، تتحرك الجسيمات القريبة، والصوت ينتقل أكثر عبر الوسط تكتشف الأذن البشرية الموجات الصوتية عندما تهتز جزيئات الهواء في قطع صغيرة داخل الأذن من نواح كثيرة، تشبه الموجات الصوتية الموجات الضوئية كلاهما يأتي من مصدر ويمكن توزيعه أو تشتيته باستخدام ولكن على عكس الضوء، لا يمكن للموجات الصوتية أن تنتقل إلا عبر وسيط، مثل الهواء والزجاج والمعادن والماء وغيرها.

ما هي خصائص الصوت

الخصائص هي الخصائص الفيزيائية التي تتعلق بحدوث وانتقال وانتشار وحجم وكمية الصوت في الوسط الذي ينتشر فيه، مثل الماء والغاز والهواء والمواد الصلبة وغيرها ومن أهم هذه الخصائص ما يلي

• التردد هو المعدل الذي تكمل به الموجة الصوتية دورة كاملة، تنتقل من القمة إلى القاع والعودة إلى القمة مرة أخرى بمعنى آخر، يشير التردد في الموجة الصوتية إلى معدل اهتزاز الصوت الذي ينتقل عبر الهواء.
• والسعة تشير إلى مقدار الضغط والتوسع الذي يتعرض له الوسط الذي تنتقل فيه الموجة الصوتية، وتعتبر هذه السعة من قبل آذاننا حجم الصوت الذي نتلقاها، على سبيل المثال، السعة العالية تعادل الأصوات العالية.
• ثم السرعة هي السرعة الدقيقة التي ينتقل بها الصوت وتعتمد على عوامل مختلفة مثل الرطوبة والكثافة ودرجة الحرارة وما إلى ذلك.
• Timbre يتم تعريف Timbre كما لو أن صوتين مختلفين لهما نفس التردد والسعة، ثم بحكم التعريف لهما رنين مختلف.
• والطول الموجي الطول الموجي للموجة الصوتية، يشار إليه عادة برسم بياني يمثل التغيرات في ضغط موجة الصوت، وهي المسافة المادية بين قمتين متتاليتين في الموجة الصوتية.
• ثم المدة هي المدة الزمنية التي تستمر فيها النغمة ويمكن وصفها بأنها طويلة أو قصيرة أو دائمة لبعض الوقت وتؤثر مدة الصوت على جرس الصوت وإيقاعه.
• انعكاس الموجات الصوتية عندما تواجه الموجات الصوتية سطحًا صلبًا أو خفيفًا، فإنها تعود إلى نفس الوسط، وتخضع الموجات الصوتية لقوانين الانعكاس مثل موجات الضوء.
• وانكسار الموجات الصوتية يحدث انكسار الصوت مع تغير كثافة الغلاف الجوي الذي يتحرك فيه، ومع زيادة درجة الحرارة تقل كثافة الغاز.
• ثم انحراف الموجات الصوتية تمتلك الموجات الصوتية القدرة على الانحناء عبر الحواجز، وستعمل الفتحة الصغيرة نفسها كمصدر صوت محلي إذا كان هناك ثقب صغير في الباب.

أنواع الموجات الصوتية بالأسماء

تنقسم الموجات الصوتية إلى عدة أنواع اعتمادًا على العناصر التي تتكون منها الموجة، مثل حركة جسيمات الوسط، ونوع الوسيط الذي تنتج فيه الموجة، وغيرها ومن أهم هذه الأنواع

• الموجات الصوتية الطولية هي موجات تكون فيها حركة جزيئات الوسط موازية لاتجاه انتقال الطاقة مثل الموجات الصوتية في الهواء والسوائل.
• والموجات الصوتية الميكانيكية تتطلب وهي موجات تتطلب مدخلات من الطاقة الأولية لنقل الطاقة عبر الوسيط للانتشار، لأنها تعتمد بشكل أساسي على اهتزازات المادة، ومن بين الأمثلة العديدة في الطبيعة موجات الماء والموجات الزلزالية وغيرها.
• ثم موجات ضغط الصوت هي موجة لها نمط منتظم من مناطق الضغط المرتفع والمنخفض، وهذا يعتمد على ضغط وخلخلة الموجات الصوتية، وعلى سبيل المثال الموجات الصوتية التي تتلقاها الأذن البشرية.
• الموجات الصوتية المستعرضة تنتقل الموجات المستعرضة مع اهتزازات عمودية على اتجاه الموجة وتنتقل بسرعات أقل من الموجات الطولية، ولا يمكن إنشاء الموجات الصوتية المستعرضة إلا في المواد الصلبة.

أهم العوامل المؤثرة في شدة الصوت

يتم تعريف شدة الصوت ببساطة على أنها الإدراك الذاتي لضغط الصوت، ويتأثر هذا الضغط بالعديد من العوامل المختلفة، بحيث يكون الصوت منخفضًا أو مرتفعًا أو مرتفعًا جدًا وهكذا العوامل هي

• ما هو الوسيط يمكن للصوت أن ينتقل عبر الغازات والسوائل والمواد الصلبة، على سبيل المثال، يتحرك الصوت بشكل أسرع عبر المواد الصلبة لأن جزيئاته مكتظة بكثافة، وهذا يسمح للموجات الصوتية بنقل الاهتزازات بسرعة من جزيء إلى آخر.
• والضغط والخلخلة عندما ينتقل الصوت عبر وسيط، تتسبب طاقته في تحريك الجزيئات، مما يخلق نمطًا متناوبًا من الانضغاط والخلخلة، وهذا يؤثر بشكل مباشر على شدة الصوت.
• ثم الضغط والكثافة لأن تواتر الحركة التوافقية البسيطة يتناسب طرديًا مع صلابة وضغط الجسم المتذبذب، وكلما زادت كثافة الوسط، كانت سرعة الصوت أبطأ، وهذا يؤثر على شدة الصوت وسرعته.
• الضغط والسعة يتناسب التباين في الضغط مع سعة التذبذب، وتتوافق هذه العلاقة مع حقيقة أن الموجة الصوتية تنتج عن اهتزاز معين، وكلما زاد اتساع الضغط، زاد ضغط الموجة الصوتية الهواء في الصوت الذي يصدره.
• والانتشار عندما يهتز جسم ما، فإنه ينتج طاقة حركية تنتقل عن طريق الجسيمات الموجودة في البيئة على شكل حلقات، والتي تنتشر وتنمو أثناء انتقالها عبر الهواء، حيث تمرر طاقتها الحركية إلى الجسيمات القريبة والقدرة على ذلك الانتشار هو ما يؤثر على شدة الصوت.

طريقة حساب شدة الصوت

تعرف كمية الطاقة التي يتم نقلها عبر منطقة معينة من الوسط لكل وحدة زمنية باسم شدة الموجة الصوتية كلما زاد اتساع اهتزازات جسيمات الوسط، زاد معدل انتقال الطاقة من خلاله، وزادت شدة الموجة الصوتية لذلك، الشدة تساوي الطاقة مقسومة على الوقت والمساحة أو المنطقة، وبما أن نسبة الطاقة مقسومة على الوقت تساوي كمية الطاقة، فإن الكثافة هي ببساطة الطاقة مقسومة على السطح أو المنطقة، وبالتالي تصبح المعادلة على النحو التالي

• شدة الموجة الصوتية = منطقة الطاقة

الوحدات النموذجية للتعبير عن شدة الموجة الصوتية هي وات / م 2 ومع ذلك، غالبًا ما يتم تحديد مستويات شدة الصوت بالديسيبل أكثر من تحديدها بالواط لكل متر مربع ترتبط أسباب اختيار الوحدات بالطريقة التي ندرك بها الأصوات، مثل كيفية إدراك آذاننا للصوت، وبشكل أكثر دقة من خلال لوغاريتم الشدة في ديسيبل، وليس بشكل مباشر كما حدده السير ألكسندر جراهام بيل.

ما هو مقياس شدة الصوت واستخداماته

هو جهاز يتكون من ميكروفون ومضخم ومستشعر معالجة الإشارة وجهاز عرض أو شاشة في آلية العمل، يقوم الميكروفون بتحويل الإشارة الصوتية إلى إشارة كهربائية مكافئة الإشارة الكهربائية من الميكروفون في غاية مستوى منخفض، لذلك يتم تضخيمه بواسطة مكبر الصوت قبل معالجته بواسطة المعالج يتضمن المكون الرئيسي لمعالجة الإشارة تطبيق أوزان التردد والوقت على إشارة، على النحو المحدد في المعايير الدولية التي تتوافق معها عدادات مستوى الصوت تستخدم عادةً لقياس وإدارة الضوضاء من مجموعة متنوعة من المصادر، بما في ذلك المنشآت الصناعية وحركة الطرق والسكك الحديدية وأعمال البناء أو المواقف الحضرية النموذجية مثل الحفلات الموسيقية والأنشطة الترفيهية وما إلى ذلك.