امواج صوتی را بشناسیم

انرژی‌ای که امواج طولی منتقل می‌کند، حین عبور از مواد یا واسطه‌های مختلف از انرژی پتانسیل در وضع فشردگی و تراکم به انرژی جنبشی در حالت نوسان تبدیل می‌شود.

جابه‌جایی و تغییر مکان امواج صوتی موجب ایجاد نوسان می‌شود. امروزه در بسیاری از فناوری‌های جدید از مزایا و ویژگی‌های امواج صوتی بهره گرفته می‌شود.

پزشکان برای بررسی وضع بافت‌های درونی بدن از امواج صوتی استفاده می‌کنند. گوشی‌های پزشکی امواج صوتی را تقویت می‌کند و به این ترتیب پزشکان می‌توانند به کمک آن به صدای قلبتان گوش کنند.

علاوه بر این از امواج فراصوتی نیز برای تصویربرداری از قلب و معده استفاده می‌شود. سمعک ‌ها، آلات‌موسیقی و ردیاب‌های صوتی، نمونه‌ای از ابزارهایی است که از آنها برای تولید و تشدید امواج صوتی استفاده می‌شود. با انجام این آزمایش ساده می‌توانید چگونگی نفوذ امواج صوتی از مواد مختلف را مورد بررسی قرار دهید.

برای انجام این آزمایش به سه لیوان هم اندازه، مقداری آب، یخ و یک مداد یا خودکار نیاز دارید. لیوان‌ها را به صورت ردیفی روی میز یا جسمی که ساختاری جامد دارد قرار دهید.

دوسوم لیوان اول را از آب پر کنید. دو سوم لیوان دیگر را نیز یخ بریزید. لیوان سوم را خالی درکنار دو لیوان دیگر بگذارید. با انگشتتان به بدنه لیوان ضربه بزنید. چه صدایی می‌شنوید؟

این مرحله از آزمایش را برای همه لیوان‌ها تکرار کنید. اگر حین ضربه زدن به لیوان‌ها دستتان را تکان دهید، آیا ارتعاش ناشی از حرکت دستتان به لیوان‌ها منتقل می‌شود؟ اگر بخواهید با چگونگی حرکت امواج صوتی آشنا شوید، می‌توانید از یک فنر کمک بگیرید.

فنر را بکشید و به یک طرف آن ضربه بزنید. موجی که از یک سوی فنر به سوی دیگر آن به حرکت درمی‌آید، یک موج طولی است که بیانگر چگونگی حرکت امواج صوتی است.

امواج صوتی که فرکانس بالاتری دارد، با سرعت بیشتر و امواج صوتی که فرکانس پایین‌تری دارد با سرعت کمتری حرکت می‌کند. در حقیقت صوت، ارتعاشی است که به صورت امواج طولی به حرکت در آمده و از مواد مختلف نیز عبور می‌کند.

به عبارت دیگر برای عبور نور از مواد مختلف از قبیل گاز، مایع، جامد و هوا هیچگونه محدودیتی وجود ندارد. با ایجاد صوت ارتعاش ناشی از حرکت امواج صوتی ذرات ماده‌ای را که در اطراف آن امواج باشد، به حرکت درمی‌آورد.

حرکت این ذرات به نوبه خود به ذرات دیگری که در کنار آن است، منتقل می‌شود و به این ترتیب حرکت طولی ایجاد شده در سطح ماده منتقل می‌شود و ضربات ناشی از ارتعاش را به شکل یک طول موج با خود جابه‌جا می‌کند.

با توجه به تراکم مولکول‌های موجود در مواد مختلف، سرعت عبور امواج صوتی از این مواد مختلف است و در نتیجه صدایی هم که در این مواد منتقل می‌شود، متفاوت خواهد بود. (جام جم - ضمیمه سیب)

مترجم: جواد ابویی