حيود الصوت: ما يتكون منه ، أمثلة ، تطبيقات - جسدي - بدني - 2025

و صوت الحيود هو ظاهرة تحدث عندما يكون منحنى الصوت وينثر حول فتحة أو عقبة. إنه شيء مشترك بين جميع الموجات: عندما تصل الموجة الصوتية إلى فتحة أو عائق ، تصبح نقاط مستواها مصادر وتنبعث منها انحراف أخرى.

الصوت هو بالتحديد موجة ضغط تنتقل عبر الهواء وأيضًا عبر الماء والمواد الصلبة. على عكس الضوء ، وهو أيضًا موجة ، لا يمكن للصوت أن ينتشر من خلال الفراغ. هذا لأن الضوء يعمل بشكل مختلف تمامًا - إنها موجة كهرومغناطيسية.

الشكل 1. حادثة موجة الطائرة على الأخدود والحيود. المصدر: pixabay

المفتاح في ظاهرة الانعراج هو حجم العائق بالنسبة لطول الموجة: يكون الانعراج أكثر كثافة عندما يكون للعائق أبعاد مماثلة لطول الموجة.

في الصوت ، يكون الطول الموجي في حدود الأمتار ، في حين أن طول الموجة في حدود مئات النانومترات. في حين أن الصوت له مقياس بشري ، فإن للضوء مقياس ميكروب.

هذا الاختلاف الهائل في مقياس الطول الموجي بين الصوت والضوء هو وراء حقيقة أنه يمكننا الاستماع إلى محادثة في الزاوية دون أن نكون قادرين على مراقبة أولئك الذين يتحدثون.

وهو أن الصوت قادر على الالتفاف حول الزاوية ، بينما يستمر الضوء مستقيماً. ظاهرة الانحناء هذه في انتشار الموجة الصوتية هي بالضبط انعراج الصوت.

صوت

يُفهم الصوت على أنه موجات الضغط التي تنتقل عبر الهواء والتي يتم تضمينها في النطاق المسموع.

يتراوح المدى المسموع لأذن شاب يعاني من ضعف السمع بين 20 هرتز و 20000 هرتز ، ويميل هذا النطاق إلى التضييق مع تقدم العمر.

النغمات المنخفضة أو الترددات تتراوح بين 20 هرتز و 256 هرتز ، والنغمات المتوسطة بين 256 هرتز إلى 2000 هرتز ، والنغمات العالية هي تلك التي تتراوح بين 2 كيلوهرتز إلى 20 كيلوهرتز.

سرعة الصوت في الهواء عند الضغط الجوي 1 atm و 0 ° C هي 331 m / s. العلاقة بين السرعة v لانتشار الموجة مع طولها الموجي λ وترددها f هي كما يلي:

ت = λ⋅f

من هذه العلاقة لدينا أن الطول الموجي له النطاقات التالية:

- نغمات منخفضة: من 16.5 م إلى 1.3 م.

- نغمات متوسطة: 130 سم إلى 17 سم.

- نغمات عالية: 17 سم إلى 1.7 سم.

أمثلة على حيود الصوت

الباب المفتوح للقاعة

عادةً ما تكون القاعة أو قاعة الحفلات الموسيقية عبارة عن مساحة مغلقة بجدران تمتص الصوت وتمنع انعكاسه.

ومع ذلك ، إذا كان باب القاعة مفتوحًا ، فيمكن سماع الحفلة الموسيقية دون مشاكل ، حتى عندما تظل الأوركسترا بعيدة عن الأنظار.

إذا كنت أمام الباب مباشرة يمكنك سماع مجموعة كاملة من الأصوات. ومع ذلك ، إذا كنت على الجانب ، فستسمع أصوات الجهير ، بينما لن تسمع صوت الطبقة الثلاثية.

أصوات الجهير لها أطوال موجية طويلة وبالتالي يمكن أن تحيط بالباب وتسمع خلفه. كل هذا بسبب ظاهرة الحيود.

خلف صندوق مكبرات الصوت

يصدر مكبر الصوت أو مكبر الصوت نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية. صندوق السماعات هو بحد ذاته عائق يلقي بظلاله الصوتية خلفه.

يكون ظل الصوت هذا واضحًا للترددات العالية التي لا يمكن سماعها خلف السماعة ، بينما يمكن سماع الجهير وجزء من الوسط لأنهما يقلبان الوحدة.

تعمل التجربة المذكورة أعلاه بشكل أفضل في مكان مفتوح ، لأنه يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الصوت يمكن أن ينعكس على الجدران والأشياء الأخرى ، مما يسمح بسماع جميع النغمات حتى خلف صندوق السماعات.

فرقة الموسيقيين في الشارع

يمكن سماع فرقة موسيقية تعزف في الشارع من تقاطع شارع لا يمكن رؤية الفنانين منه.

والسبب ، كما قلنا من قبل ، هو أن اتجاه الصوت قادر على الانحناء وعبور الزاوية ، بينما ينتقل الضوء في خط مستقيم.

ومع ذلك ، فإن هذا التأثير ليس هو نفسه بالنسبة لجميع الأطوال الموجية. الموجات الطويلة تنحرف أو تتضاعف أكثر من الأطوال الموجية القصيرة.

لهذا السبب ، في الشارع المستعرض ، حيث لا يمكن رؤية الموسيقيين ، لا يمكن سماع الآلات عالية الصوت مثل الأبواق والكمان جيدًا ، بينما تُسمع الطبول وطبول الباص بشكل أكثر وضوحًا.

الشكل 2. حيود الصوت في الشارع. المصدر: عصامي

بالإضافة إلى ذلك ، فإن النغمات ذات الطول الموجي الطويل تضعف بدرجة أقل مع المسافة من الأصوات عالية التردد ذات الموجات القصيرة.

الحيوانات التي تستخدم الترددات المنخفضة

تصدر الأفيال موجات دون صوتية ذات تردد منخفض جدًا وطويلة جدًا للتواصل مع أقرانها عبر مسافات بعيدة. تقوم الحيتان بذلك أيضًا ، مما يتيح لهم أيضًا التواصل الجيد عن بعد.

تطبيقات حيود الصوت

زيادة منطقة السمع

لكي يكون لمكبر الصوت مساحة استماع كبيرة ، يجب أن يكون عرض السماعة أقل من الطول الموجي للصوت الذي يصدره.

يوجد تصميم بوق معين يستفيد من حيود الصوت: إنه بوق التشتت.

من المعتقد عمومًا أنه كلما زاد حجم الحجاب الحاجز للقرن ، زادت المساحة التي يغطيها. ومع ذلك ، في قرن التشتت ، يكون الحجاب الحاجز صغيرًا وشكله هو ما يجعل الصوت يتضخم ، مستفيدًا من ظاهرة حيود الصوت.

يشبه شكل القرن شكل فم مستطيل أو قرن مخرج أصغر من الأطوال الموجية التي يصدرها.

يتم التثبيت الصحيح لهذا النوع من السماعات مع الجانب القصير للفم المستطيل أفقيًا والجانب الطويل عموديًا. بهذه الطريقة ، يتم تحقيق اتساع أكبر للتغطية الأفقية واتجاه الصوت الموازي للأرض.

المراجع

1. الفيزياء / الصوتيات / انتشار الصوت. تم الاسترجاع من: es.wikibooks.org
2. كونستروبيديا. حيود الصوت. تم الاسترجاع من: construmatica.com
3. الحيود (الصوت). تم الاسترجاع من: esacademic.com
4. فصل الفيزياء. حيود الموجات الصوتية. تم الاسترجاع من: physicsclassroom.com
5. ويكيبيديا. الحيود (الصوت). تعافى من wikipedia.com