الموجات الصوتية وانتقال الصوت - كتاب الفيزياء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

--- SECTION: الشكل 1-3 يكون الهواء حول الجرس قبل قرعه ذا ضغط متوسط (a). --- وعند قرعه تحدث اهتزازات حافة الجرس، وتتكون مناطق ذات ضغط مرتفع، وأخرى ذات ضغط منخفض؛ حيث تمثل المساحات الداكنة مناطق الضغط المرتفع، وتمثل المساحات الفاتحة مناطق الضغط المنخفض (b). ويبين الرسم التخطيطي تحرك المناطق في اتجاه واحد للتبسيط، في حين أن الموجات تتحرك فعلياً من الجرس في الاتجاهات جميعها. الموجات الصوتية Sound Waves ضع أصابعك على حنجرتك وأنت تتكلم أو تنشد. هل تشعر بالاهتزازات؟ هل حاولت مرة وضع يدك على سماعة مسجل؟ يوضح الشكل 1-3 جرساً يهتز، وهو يشبه أوتارك سماعة المسجل أو أي مصدر للصوت؛ فعندما يهتز الجرس إلى الخلف وإلى الأمام، تصدم حافة الجرس جزيئات الهواء، وتتحرك جزيئات الهواء إلى الأمام عندما تتحرك الحافة إلى الأمام؛ أي أن جزيئات الهواء ترتد عن الجرس بسرعة كبيرة. وعندما تتحرك الحافة إلى الخلف، ترتد جزيئات الهواء عن الجرس بسرعة أقل. وينتج عن تغيرات سرعة اهتزاز الجرس ما يأتي: تؤدي حركة الجرس إلى الأمام إلى تشكل منطقة يكون ضغط الهواء فيها أكبر قليلاً من المتوسط، في حين تؤدي حركته إلى الخلف إلى تشكل منطقة يكون ضغط الهواء فيها أقل قليلاً من المتوسط. وتؤدي التصادمات بين جزيئات الهواء إلى انتقال تغيرات الضغط بعيداً عن الجرس في الاتجاهات جميعها. وإذا ركزت على بقعة واحدة فستشاهد ارتفاع ضغط الهواء وانخفاضه، بخلاف سلوك البندول. وبهذه الطريقة تنتقل تغيرات الضغط خلال المادة. --- SECTION: بين الشكل 2-3 نمذجة تضاغطات وتخلخلات موجة صوت باستخدام نابض البندول --- (a). يرتفع ضغط الهواء وينخفض مع انتشار الموجة الصوتية خلال الهواء (b). ويمكنك استعمال منحنى الجيب وحده لتعبير عن تغيرات الضغط. لاحظ أن المواضع x, y, z تبين أن الموجة هي التي تتحرك إلى الأمام وليست المادة (c). وصف الصوت يسمى انتقال تغيرات الضغط خلال مادة موجة صوتية. وتنتقل موجات الصوت خلال الهواء؛ لأن المصدر المهتز ينتج تغيرات أو اهتزازات منتظمة في ضغط الهواء. وتتصادم جزيئات الهواء، وتنتقل تغيرات الضغط بعيداً عن مصدر الصوت. ويتذبذب ضغط الهواء حول متوسط الضغط، كما في الشكل 2-3. ويكون تردد الموجة هو عدد اهتزازات قيمة الضغط في الثانية الواحدة. أما الطول الموجي فيمثل المسافة بين مركزي ضغط مرتفع أو منخفض منخفضين متتاليين. ويُعد الصوت موجة طولية؛ لأن جزيئات الهواء تهتز موازية لاتجاه انتشار الموجة. تعتمد سرعة الصوت في الهواء على درجة الحرارة؛ حيث تزداد سرعته في الهواء 0.6 m/s لكل زيادة في درجة حرارة الهواء مقدارها 1°C. فمثلاً، تتحرك موجات الصوت خلال هواء له درجة حرارة الغرفة، 20°C، عند مستوى سطح البحر بسرعة 343 m/s. وينتقل الصوت خلال المواد الصلبة والموائع أيضاً. وتكون سرعة الصوت عموماً في المواد الصلبة أكبر منها في السائلة، وأكبر منها في الغازات. ويبين الجدول 1-3 سرعات موجات الصوت في أوساط متعددة. ولا ينتقل الصوت في الفراغ؛ وذلك لعدم وجود جزيئات تتصادم وتنقل الموجة. وزارة التعليم Ministry of Education 2025 - 1447 86 --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: الشكل 1-3 Description: Diagram showing a bell and its effect on air pressure. Part (a) shows the bell before ringing with air at average pressure. Part (b) shows the bell ringing, creating areas of high pressure (darker bands) and low pressure (lighter bands) as sound waves propagate outwards. The diagram illustrates how the bell's vibration causes air particles to move, creating compressions and rarefactions. Data: Two states of a bell: (a) stationary bell with uniform air pressure, (b) vibrating bell generating sound waves with alternating high and low pressure regions. Context: Illustrates the physical mechanism of sound generation by a vibrating object and the resulting pressure changes in the surrounding medium. **DIAGRAM**: الشكل 2-3 Description: Diagram illustrating sound wave compressions and rarefactions using a spring (like a Slinky) and corresponding wave forms. Part (a) shows a spring with regions of compression (coiled tightly) and rarefaction (stretched out). Part (b) shows the propagation of these pressure changes through the air. Part (c) shows three different representations of a wave: a longitudinal wave (like the spring), a transverse wave (like a sine wave), and a pressure vs. position graph (sine wave). The labels x, y, z indicate that the wave itself moves forward, not the material. Data: Visual representation of a longitudinal wave (sound wave) showing how pressure changes (compressions and rarefactions) propagate. It also compares this to a sinusoidal wave representation of pressure over distance. Context: Explains the nature of sound waves as longitudinal waves, demonstrating how compressions and rarefactions are formed and propagate, and how these can be represented graphically.