يکي از مهم ترين موج هايي که ما با آن سر و کار داريم موج صوتي است. موج صوتي از موج هاي مکانيکي طولي است که توسط منبع صوتي ايجاد مي شود و به صورت تراکم و انبساط در محيط اطراف منتشر مي شود.
وقتي يک شاخه ي دياپازون را مرتعش مي کنيم، لايه ي هواي مجاور شاخه دياپازون متراکم شده و چگالي و فشار آن نسبت به 
حالت تعادل افزايش مي يابد. به اين ترتيب يک تپ تراکمي (پرفشار) ايجاد شده در هوا منتشر مي شود. هنگامي که شاخه دياپازون برمي گردد، لايه ي هواي مجاور آن منبسط مي شود و چگالي و فشار آن نسبت به حالت تعادل کاهش مي يابد. به اين ترتيب يک تپ انبساطي (کم فشار) ايجاد شده و در هوا منتشر مي شود. بنابراين هنگامي که دياپازون مرتعش مي شود تپ هاي متوالي تراکمي و انبساطي در هوا منتشر مي کند.
نمودار تغييرات فشار (چگالي ) به حسب فاصله در يک لحظه از زمان به صورت زير خواهد بود.
نمودار
در انتشار صوت ذره هاي هوا منتقل نمي شوند بلکه حول نقطه ي تعادل خود نوسان مي کنند. چون در انتشار صوت ذره هاي هوا در راستاي انتشار نوسان مي کنند. اين موج طولي هستند.
هر جسم مرتعش در هوا، خود يک چشمه ي توليد موج هاي صوتي است.
هنگامي که يک چشمه ي صوت مرتعش مي شود، صوت ايجاد شده در تمام جهت ها منتشر مي شود. جبهه هاي موج هاي صوتي به صورت سطح هاي کروي هستند که چشمه ي صوت در مرکز آنها قرار دارد.
سرعت صوت
موج صوتي براي منتشرشدن به محيط مادي نياز دارد. سرعت صوت به ويژگي هاي فيزيکي محيطي که صوت در آن منتشر مي شود بستگي دارد. هر چه ماده متراکم تر باشد، سرعت انتشار صوت در آن بيشتر است، زيرا در ماده ي متراکم مولکول ها به يکديگر نزديکترند و تپ ايجاد شده سريعتر منتقل مي شود. پس سرعت انتشار صوت در جامدها بيشتر از مايع هاَ، و در مايع ها بيشتراز گازها مي باشد.
سرعت انتشار صوت در گازها از رابطه ي زير بدست مي آيد:
که در آن T دماي گاز بر حسب کلوين، R ثابت عمومي گازها، M جرم مولکولي گاز، V سرعت بر حسب متر بر ثانيه و ضريب اتميسيته گاز است.
ضريب اتميسيته گاز به صورت نسبت ظرفيت گرمايي مولي گاز در فشار ثابت (CMp) به ظرفيت گرمايي مولي آن در حجم ثابت (CMv) تعريف مي شود.
در جدول زير مقادير CMp،CMv،δ ،M، براي گازهاي مختلف داده شده است:
|
|
گاز |
Mol.k/ J |
Mol.k/J |
|
M g |
|
تک اتمي |
He A2 |
12/5 12/5 |
20/8 20/8 |
1/67 1/67 |
4 40 |
|
دو اتمي |
H2 N2 O2 |
20/4 20/8 21/1 |
28/8 29/1 29/4 |
1/41 1/40 1/39 |
2 28 32 |
حدود شنوايي انسان
انسان نمي تواند هر موج صوتي با هر بسامدي را بشنود، بلکه تنها مي تواند موج هايي را که بسامد آنها بين 20 تا 000/20 هرتز است بشنود. موج هاي صوتي با بسامد پايين ترازHz20 را فرو صوت و موج هاي صوتي با بسامد بالاتر ازHz 000/20 را فرا صوت مي نامند.
منبع: کلوپ دانش
موضوعات مرتبط: فیزیک4(پیش دانشگاهی)