هل يتغير تردد الصوت مع متوسط: لماذا لا


سرعة الصوت في الهواء 330 م / ث ، بينما في الماء 1480 م / ث في الظروف النموذجية. لكن هل يتغير تردد الصوت مع المتوسط؟ دعونا نناقش بالتفصيل.

يظل تردد الصوت كما هو ولكن يتغير الطول الموجي والسرعة في الوسائط المختلفة. التردد يعتمد فقط على مصدر الموجة الصوتية ، في حين أن السرعة وطول الموجة هي المعلمات التي تختلف عند السفر عبر وسائط مختلفة لأنها تعتمد على الوسيط الذي تنتقل فيه الموجة.

اقرأ المزيد عن تردد الموجة 21+: تفسيرات مفصلة

لماذا لا يتغير التردد في الوسائط المختلفة؟

موجات صوتية تندرج تحت فئة الموجات الطولية وتتطلب وسيطًا ماديًا للانتشار. 

عدد الموجات التي تتقدم عبر نقطة ثابتة من الوسط في ثانية أو عدد اهتزازات الجسيم في الوسط أثناء انتقال الموجة هو ترددها. نظرًا لأن الجسيم في الوسط يهتز بتردد معين ، فإن الجسيم المجاور له يبدأ أيضًا في الاهتزاز بنفس التردد. التردد مستقل عن الوسط بينما سرعة الموجات الصوتية تعتمد على مرونة وكثافة الوسط. 

ت = √ه / ρ

يتغير تردد الموجة الصوتية فقط عندما يكون هناك تغيير في مصدر الموجة ويكون مستقلاً عن صلابة وسط المادة.

لذلك؛ تختلف سرعة الصوت في المواد الصلبة والسوائل. 

نحن نعلم ، v = fλ

أين، v هي السرعة f هو التردد ، λ هو الطول الموجي للموجة الصوتية على التوالي.

تتغير سرعة الموجات الصوتية وطولها الموجي بطريقة تحافظ على ثبات التردد. ومن ثم فإن الموجات الصوتية التي تتحرك بسرعة عالية سيكون لها أطوال موجية كبيرة بحيث لا يتغير التردد.

هل يتغير تردد الصوت مع المتوسط
هل يتغير تردد الصوت مع المتوسط

أمثلة / أمثلة قليلة على هل يتغير تردد الصوت مع الوسيط

ترى أدمغتنا أن تردد الموجة الصوتية هو خطوة. لذا فإن التغيير في درجة الصوت يعادل التغيير في تردده. فيما يلي بعض الأمثلة لتحليل ما إذا كان تردد الصوت يتغير مع الوسيط:

تردد الصوت من أي آلة موسيقية

لا يتغير تردد الصوت الناتج من آلة موسيقية مع الوسيط لأنه يعتمد فقط على مصدره.

هل يتغير تردد الصوت مع المتوسط
تردد الصوت من الجيتار
اعتمادات الصورة: Pixabay

على سبيل المثال ، لا يتغير تردد الصوت الناتج من الغيتار لأنه ينتشر عبر وسائط مختلفة. يتغير ترددها فقط عندما يغير الموسيقي النغمات. أوتار الجيتار هي مصدر تردد الصوت الموسيقي الناتج من الجيتار. ينظر المستمعون إلى التغيير في التردد على أنه تغيير في طبقة الصوت.

زقزقة الطيور

مصدر تردد الصوت الناتج عن نقيق الطيور هو وترها الصوتي. كلما تغيرت اهتزازات الحبال الصوتية ، يتغير التردد ولكنه لا يتغير مع المتوسط.

الصوت الناتج عن رنين الأجراس

للتوضيح بشكل أكثر فجاجة ، افترض أن الجرس مصنوع ليهتز 4 مرات في الثانية. هذا يعني أن التردد هو 4 هرتز. تبدأ جزيئات الهواء المحيطة بالاهتزاز بنفس التردد وتنتقل إلى الجزيئات المجاورة لها. لا يمكن لأي عامل آخر تغيير وتيرة الاهتزاز حتى عند تغيير الوسيط.

اقرأ المزيد عن 4+ حيود أمثلة الصوت: رؤية تفصيلية وحقائق

أسئلة مكررة: هل يتغير تردد الصوت مع متوسط

هل الموجة الصوتية عرضية أم طولية؟ اشرح كل واحد منهم.

الموجة هي مثال على المدى الطولي موجة.

يمكن وصف الموجة الطولية بأنها نوع الموجة حيث يكون اهتزاز الجسيمات في الوسط على طول اتجاه انتشار الموجة. على العكس من ذلك ، يتم تعريف الموجة التي يكون فيها اهتزاز الجسيمات في الوسط عموديًا على اتجاه انتشار الموجة على أنها موجة عرضية.

الموجة الطولية والعرضية
اعتمادات الصورة: فليكر

الموجة الضوئية ، الإشعاع الكهرومغناطيسي ، هي مثال لموجة عرضية حيث تكون اهتزازات المجال الكهربائي واهتزازات المجال المغناطيسي واتجاه الانتشار متعامدة بشكل متبادل مع بعضها البعض.

ما هو تأثير دوبلر في الأصوات؟

تأثير دوبلر في الموجات الصوتية هو التغيير الواضح في تردد الصوت كما يراه المراقب عندما يقترب المصدر أو المراقب أو كلاهما أو يتحرك بعيدًا عن بعضهما البعض.

العرض التوضيحي البسيط لتأثير دوبلر هو عندما يتحرك جسم ما ينتج صوتًا نحونا ، ويزداد تردد الصوت أو نسمع صوتًا بدرجة عالية. وعندما يبتعد المصدر عنا ، يقل تردد الصوت أو نسمع صوتًا منخفضًا. 

المثال الأكثر شيوعًا والذي يوضح هذا التأثير هو التغيير في نبرة الصوت المسموع من سيارة إسعاف عندما تتحرك بشكل أسرع باستخدام صفارات الإنذار. عندما تقترب منا سيارة الإسعاف ، نسمع صوتًا مرتفعًا وعندما تتحرك بعيدًا ، يُسمع صوت منخفض.

تأثير دوبلر في الموجات الصوتية
اعتمادات الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

صيغة إيجاد التردد المرصود للصوت في تأثير دوبلر معطاة بواسطة

f '= f (v' v0) / (v 'vs)

حيث f 'هو التردد المرصود

f هو التردد الفعلي

v هي سرعة الموجات الصوتية

v0 هي سرعة الراصد

vs هي سرعة المصدر

اعتمادًا على ما إذا كان المصدر والمراقب يقترب أو يتحرك بعيدًا ، وسرعة المصدر والمراقب ، فإن الصيغة المذكورة أعلاه ستختلف قليلاً في المواقف المختلفة. هناك أربع حالات مختلفة:

  1. عندما يقترب المصدر من المراقب الذي يكون في راحة

بما أن الراصد في حالة راحة ، v0 = 0. ومن هنا تصبح المعادلة

f '= f (v / vvs)

  • عندما ينحسر المصدر عن مراقب في حالة راحة

هنا ، v0= 0 واتجاه سرعة المصدر معاكسة ، وبالتالي سلبية.

إذن ، f '= fv / v - (- vs)

  • عندما يقترب المراقب من مصدر ثابت

هناs= 0. تصبح المعادلة

و '= و {v + v0/الخامس}

  • عندما يتراجع المراقب عن مصدر ثابت

هنا ، نظرًا لأن المراقب يتحرك بعيدًا ، يكون الاتجاه معاكسًا

f '= f {vv0/الخامس}

ديكشا دينيش

مرحبًا ، أنا Deeksha Dinesh ، أتابع حاليًا التخرج في الفيزياء مع تخصص في مجال الفيزياء الفلكية. أحب تقديم المفاهيم بطريقة أبسط للقراء.

آخر المقالات