فيزياء الباب الثانى شرح بالفيديو انعكاس الصوت 3ث

انعكاس الصوت والاستفاده منة :



موجات الصوت التي تنتشر في الهواء على شكل موجات كريه من التضاغطات
والتخلخلات المتعاقبه إذا صادفت سطح عاكس فإنها تنعكس على شكل موجات كريه
من كرات متحدة المركز من التضاغطات والتخلخلات كما لو كانت صادرة من مصدر
وهمي ( ) يقع خلف السطح العاكس وعلى بعد منه مساويا بعد المصـدر الأصلي
عنه ( كصورة في مرآة مستوية ) .

يمكن الاستفادة من ظاهرة الصدى في الحياة العملية على النحو التالي :

1- تقدير الأبعاد والأعماق :- العمق = سرعة الصوت × ½ الزمن ذهابا وإيابا

في دراسة صوتيات المباني .


تعليللات

علل: ينعكس الصوت كما لو كان صادرا من مصدر أخر يقع خلف السطح العاكس ؟

ج- لأن الصوت ينتشر في الهواء على هيئة موجات كريه من تضاغطات
وتخلخلات متعاقبة مركزها مصدر الصوت إذا صادفت سطح عاكس ترتد في نفس الوسط
على هيئة موجات كريه من تضاغطات وتخلخلات متعاقبة كما لو كانت صادرة من
مصدر أخر يقع خلف السطح العاكس وعلى بعد منه مساويا بعد المصدر الأصلي عنه
كصورة لشخص أمام مرآة مستوية .

علل: تغطي جدران قاعات المحاضرات ودور السينما بمواد ماصة للطاقة الصوتية مثل الفلين

ج- وذلك بغرض التخلص من صدى الصوت الناتج عن انعكاس الصوت عن الجدران فتعمل هذه المادة على امتصاص الصوت وعدم تكرار انعكاسه .



علل: يجب توافر مسافة معينه ما بين المصدر الصوتي والسطح العاكس لحدوث ظاهرة الصدى

ج- لكي تستطيع الأذن التمييز بين الصوت الأصلي والصوت الناشئ عن
الانعكاس يجب أن تفصل بينهما فترة زمنية قدرها 0.1 ثانيه وهذا يتوقف على
المسافة بين المصدر والسطح العاكس وكذلك سرعة الصوت .


إنكسار الصوت


إذا سقط صوت على سطح فاصل بين وسطين ( منطقتين مختلفتين في الخواص )
جزء منه ينعكس إلى نفس الوسط وأخر ينكسر أي ينتقل إلى الوسط الثاني منحرفا
عن مساره الأصلي كما هو بالشكل ويعتمد انكسار الصوت عند انتقاله من وسط
لآخر على سرعتي الصوت في هذين الوسطين حسب العلاقة :


ملحوظه1

في الغازات سرعة الصوت تتناسب عكسيا مع الجذر ألتربيعي لكثافة الغاز

بينما في حالة المواد الصلبة والسوائل تزداد سرعة الصوت بزيادة الكثافة

لذلك تعتبر سرعة الصوت في الصلب أكبر من السوائل وأكبر من الغازات .

ملحوظه 2

عندما يكون الفرق في السرعة بين الوسطين كبيرا يؤدي

إلى انعكاس معظم الصوت وعندما يكون الفرق في السرعة بين

الوسطين صغيرا يؤدى إلى انكسار معظم الصوت.



تعريف انكسار الصوت

هو انحراف الطاقة الصوتية عن مسارها الأصلي عند انتقالها بين وسطين مختلفين بسبب اختلاف سرعتي الصوت بين الوسطين حسب العلاقة :

كلما قل فرق السرعة بين سرعة الصوت بين الوسطين كلما كان الانكسار
أكثر وضوحا – وإذا زاد هذا الفرق في السرعة كثيرا إنقلب الحال إلى انعكاسا .


شروط حدوث انكسار الصوت

1- ان يميل الشعاع الصوتي علي السطح الفاصل بزاوية .

2- انتقال الصوت بين وسطين مختلفين في الخواص .

3- ان يكون فرق السرعة بين سرعتي الصوت في الوسطين صغيرا .

علل :

الشعاع الصوتي الساقط علي سطح الفاصل لا يعاني انكسار .

ج : لأن زاوية السقوط = صفر وتكون زاوية الانكسار = صفر



عند انتقال الصوت من الوسط ( أ ) إلى الوسط ( ب ) ينكسر مقتربا من العمود ؟

ج: لأن سرعة الصوت في الوسط ( ب ) V2 < V1 سرعة الصوت في الوسط (
أ ) لذلك حسب العلاقة : تكون زاوية الانكسار (θ) < Φ زاوية السقوط
وينكسر مقتربا من العمود المقام

لا يسمع شخص تحت سطح الماء صوت شخص أخر في الهواء بوضوح ؟

ج: لأن الفرق بين سرعتي الصوت في الماء والهواء كبيراً جداً – لذلك
تنعكس معظم الطاقة الصوتية إلى الهواء – وينكسر جزء ضئيل جدا منها في الماء
مبتعد عن العمود المقام .

عند انتقال الصوت من الهواء إلى ثاني أكسيد الكربون يسمع بوضوح ؟

ج: حيث أن سرعة الصوت تتناسب عكسيا مع الجزر التربيعي لكثافة الغاز
وكثافة ثاني أكسيد الكربون أكبر من كثافة الهواء تكون سرعة الصوت في ثاني
أكسيد الكربون أقل من سرعة الصوت في الهواء وتكون زاوية الانكسار أقل من
زاوية السقوط حسب العلاقة :

لذلك ينكسر الصوت مقتربا من العمود المقام ويتجمع عند البؤرة ويسمع الصوت بوضوح تام .



حيود الصوت


هو انحناء الطاقة الصوتية عن مسارها الأصلي عند مرورها خلال فتحه
ضيقه بالنسبة لطولهاالموجى أو سقوطها على حافه صلبه وعندما تكون
أبعادالفتحة أوسمك الحافه مقاربا للطول الموجى زاد الحيود وضوحا وينتشر
الصوت خلف الفتحه أو الحافه على هيئة مخروط أو مروحة به مناطق قويه وأخري
ضعيفة .


الفرق بين انكسار الصوت وحيود الصوت

انكسار الصوت حيود الصوت

هو انحراف الصوت عند الانتقال بين وسطين بسب اختلاف سرعتي الصوت بين الوسطين ،

يصاحبه تغير في سرعة الصوت لانه يحدث بين وسطين

كلما قل فرق السرعة بين الوسطين

زاد الانكسار وضوحا

- الطول الموجي يتغير

- التردد ثابت هو انحناء الصوت عند مروره خلال فتحة ضيقة أو سقوط على حافة صلبه

تظل سرعة الصوت ثابتة لا تتغير قبل وبعد الحيود لأنه يحدث في نفس الوسط

عندما تكون أبعادالفتحة أوسمك الحافه مقاربا للطول الموجى زاد الحيود وضوحا

- الطول الموجي يظل ثابت

- التردد ثابت


تداخل الصوت


ظاهرة موجيه تنشأ عن تراكب حركتين موجتين لهما نفس التردد والسعة
وينتشران في نفس الاتجاه – حيث يحدث تقوية للصوت في بعض المواضع ( تداخل
بناء ) وضعف أو انعدام للصوت في مواضع أخري ( تداخل هدام ) .




مثال لظاهرة التداخل فى الصوت


1- توصيل مصدرين صوتين S1، S2 مع مولد ذبذبات عالى التردد 1000 هرتز
يصدران موجات طوليه من تضاغطات وتخلخلات متعاقبة لها نفس التردد والسعة
والاتجاه .


2- عندما يلتقي تضاغطات المصدر الأول مع تضاغطات المصدر الثاني أو
تخلخلات المصدر الأول مع تخلخلات المصدر الثاني تزداد شدة الصوت وتبلغ سعة
الاهتزازة نهاية عظمي ويكون فرق المسير ( ) حيث m أي عدد صحيح m = 0,1,2,…
أي تداخل بناء .

3- عندما ينطبق تضاغطات المصدر الأول على تخلخلات المصدر الثاني أو
العكس تنعدم شدة الصوت وتنعدم سعة الاهتزازة ويكون فرق المسير حيث
أن m أي عدد صحيح m = 0,1,2,…أي تداخل هدام .

4- بواسطة كاشف ذبذبات قوى ( سماعة طبيب ) يمكن الكشف عن مواضع النهاية العظمي و الصغرى للصوت


الفرق بين نوعى التداخل


التداخل البنائي التداخل الهدامي

- شرطه : فرق المسير ( ) حيث :

0.1.2. = m أي عدد صحيح من الأطوال الموجيه .

- حدوثه عندما يلتقي تضاغط من المصدر الأول مع تضاغط من المصدر الثاني أو تخلخل من المصدر الأول مع تخلخل من المصدر الثاني

- تبلغ سعة الاهتزازة أقصاها وشدة الصوت أقصاها . - شرطه : فرق المسير حيث :

m = 0.1.2.3... عدد صحيح من الأطوال الموجيه .

- حدوثه عندما يلتقي تضاغط من المصدر الأول مع تخلخل من المصدر الثاني أو العكس

- تنعدم سعة الاهتزازة وتنعدم شدة الصوت .







شروط حدوث التداخل


1- تراكب حركتين موجتين لهما نفس التردد والسعة .

2- أن يكون لهما نفس اتجاه الانتشار .

3 - أن يكون فرق الطور ثابت .

مما سبق يتبين أن الصوت له خصائص موجيه نوجز ها فيما يلي :

1- قابل للانتشار في الوسط المادي في جميع الاتجاهات في خطوط مستقيمه.

2- قابل للانعكاس عند سقوطه على السطح العاكس حيث تكون زاوية
السقوط = زاوية الانعكاس والشعاع الصوتي الساقط والشعاع الصوتي المنعكس
والعمود المقام تقع جميعا في مستوى واحد عمودي على السطح العاكس .

3- قابل للانكسار عند انتقاله من وسط إلى وسط أخر نتيجة لاختلاف سرعته في الوسط الثاني عن سرعته في الوسط الأول .

4- تتداخل الأصوات المتساوية في التردد والسعة . وينتج عن التداخل
تقوية في الشدة في بعض المواضع وانعدام في الشدة في بعض المواضع الأخرى .

5- يحيد الصوت عن مساره عند مروره في نفس الوسط من فتحة ضيقة بالنسبة للطول الموجي أو حافة حادة .