إنعكاس الموجات الصوتية
أولاً : قانون إنعكاس الصوت
1- ما سبب بناء أسطح المساجد على هيئة قباب؟
ﺠ : لزيادة شدة الصوت وعكسه فى جميع أنحاء المسجد فيزيد قوة الصوت ويوضحه .
2- صيوان أذن الغزال حجمها كبيرة ؟
ﺠ : ليجمع الصوت من جميع الجهات ويدفعه إلى الأذن فيسمع ويهرب من الأعداء بسرعة .
قانونى إنعكاس الصوت :
القانون الأول : زاوية السقوط = زاوية الإنعكاس
القانون الثانى : الشعاع الصوتى الساقط والشعاع الصوتى المنعكس والعمود المقام من نقطة السقوط على السطح العاكس تقع جميعاً فى مستوى واحد عمودى على السطح العاكس .
إثبات قانونى إنعكاس الصوت :
ثبت أنبوبة (ب) مع تحريك الأنبوبة (أ) يميناً ويساراً حتى سماع أوضح صوت .
كرر الخطوة السابقة مع تغير زاوية السقوط .
الملاحظة :
سماع أوضح صوت عندما تكون الزاوية المحصورة بين :
الأنبوبة (أ) ولوح الفلين = الزاوية بين الأنبوبة (ب) ولوح الفلين .
ثانياً : المفاهيم المرتبطة بإنعكاس الصوت
■■ الشعاع الصوتى أ س شعاع ساقط
■■ الشعاع الصوتى س ب شعاع منعكس
الزاوية (1) زاوية سقوط
الزاوية (2) زاوية إنعكاس
زاوية السقوط = زاوية الإنعكاس
ماذا يحدث عند سقوط شعاع صوتى عمودياً على سطح عاكس ؟
ﺠ : ينعكس على نفسه وتكون زاوية السقوط = زاوية الإنعكاس = صفر
علل : أسقف وحوائط الإستديوهات تغطى بالاباد أو المطاط ؟
ﺠ : لإمتصاص الأصوات ومنع إنعكاسها .
ثالثاً : صدى الصوت
صدى الصوت : هو تكرار سماع الصوت الأصلى نتيجة إنعكاسه .
شروط سماع صدى الصوت :
وجود سطح عاكس كبير ومتسع كالجبال أو الجدران أو المسطحات المائية .
ألا تقل الفترة الزمنية بين سماع الصوت الأصلى وصداه عن 0.1 ثانية . ( علل ) ؟
ﺠ : لأن إحساس الأذن بالصوت يستمر بعد إنقطاعه لمدة 0.1 ثانية .
■■ سرعة الصوت 340 متر فى الثانية الواحدة
■■ الصوت يقطع مسافة 34 متر فى 0.1 ثانية ذهاباً وإياباً
ألا تقل المسافة بين مصدر الصوت والسطح العاكس عن 17 متر .
رابعاً : تطبيقات حياتية لصدى الصوت
تتعدد تطبيقات صدى الصوت فى شتى مجالات الحياة منها
تعيين سرعة 2- تركيز 3- تقدير أعماق 4- الكشف عن 5 - الفحوص
الصوت فى الهواء الصوت البحار ومناطق عيوب الصناعة الطبية
تجمع أسراب الأسماك
1- تعيين سرعة الصوت فى الهواء :
تتم عملية حساب سرعة الصوت فى الهواء :
الوقوف بعيداً عن حائل كبير ثم إصدار صوت وليكن بإستخدام قطعة خشب .
تسجيل الزمن بالثانية لحظة إصدار الصوت ولحظة سماع الصدى .
تكرار ما سبق عدة مرات وتعيين متوسط قيمة الزمن (ز) بالثانية .
المسافة بين مصدر الصوت والسطح العاكس (ف) بالمتر .
سرعة الصوت (ع) = ضعف المسافة بين الصوت والسطح العاكس (2 ف)
متوسط زمن صدى الصوت (ز)
تدريب : وقفت رقية على شاطىء جزيرة وأصدرت صوتاً سمع صداه بعد 3 ثوانى أحسب المسافة بين الشاطىء والهضبة علماً بأن سرعة الصوت فى الهواء = 330 م / ث ؟
الحل
ع د = 2 ف
ز
ف = ع Χ ز = 330 Χ 3 = 990 = 495 متر
2 2 2
2) تركيز الصوت :
ظاهرة تركيز الصوت :
هو إنعكاس الصوت على سطح مقعر ثم تتجمع الموجات الصوتية فى نقطة تعرف ببؤرة السطح مما يؤدى إلى تقوية الصوت .
بؤرة السطح : هى النقطة التى يتجمع فيها الموجات الصوتية بعد إنعكاسها على الأسطح المقعرة .
تطبيق ظاهر تركيز الصوت فى المساجد والقاعات الكبرى :
أسطح وجدران المساجد الكبيرة مقعرة الشكل ؟
لأن الأسطح المقعرة تجمع الموجات الصوتية فى بؤرة السطح فتعمل على تقوية الصوت .
ما سبب تميز ثعلب الفنك بقدرة سمعية عالية ؟
ﺠ : صيوان الأذنين كبيرين فيجمع الموجات الصوتية عليها فيعمل على تقوية الصوت .
3) تقدير اعماق البحار ومناطق أسراب الأسماك :
علل : يثبت فى قاع السفن الملاحية جهاز سونار وجهاز هيدروفون ؟
ﺠ : جهاز سونار لإصدار موجات فوق سمعية وجهاز هيدروفون لإستقبال الموجات المنعكسة بعد إرتدادها من قاع البحر أو أسراب السمك .
لتحديد عمق البحر أو أسراب السمك :
سرعة الموجات فوق السمعية فى الماء (ع)
الفترة الزمنية بين إرسال وإستقبال الموجات (زمن الصدى ) (ز)
حساب عمق البحر من العلاقة
العمق (ف) = سرعة الموجات (ع) Χ زمن الصدى (ز)
2
مثال : إذا علمت أن زمن إنعكاس موجات الصوت فى جسم الغواصة هو 3 ثوانى أحسب عمق الغواصة علماً بأن سرعة الصوت فى الماء 500 م / ث
ف = ع Χ ز = 500 Χ3 = 1500 = 750 متر
2 2 2
تدريب : وقف شخص على مسافة ما من جبل ، وأصدر صوتاً فسمع صداه بعد 4 ثوان ، إذا علمت أن سرعة الصوت فى الهواء 340 م / ث أحسب بعد الجبل عن هذا الشخص .
4) الكشف عن عيوب الصناعة :
كيف يمكن الكشف عن الشروخ والتقوب الفقاعات الهوائية والمناطق التى لم يكتمل لحامها ؟
ﺠ : بإمرار موجات فوق سمعية على المادة المراد فحصها حيث يستدل على وجود عيب فى صناعتها عند
إختلاف شدة الموجات المنعكسة ( سعه الإهتزاز ) .
5) الفحوصات الطبية :
س ) كيف يمكن معرفة نوع جنس الجنين وحالته الصحية بجهاز السونار ؟
يمكن ذلك بإستخدام الموجات فوق السمعية إعتماد على إختلاف أجزاء الجسم فى قدرتها على عكس الموجات فوق السمعية .
علل : يستطيع الخفاش الطيران فى الظلام ؟
ج ) لإصداره موجات فوق سمعية ( 50 : 100 كيلو هرتز ) و إستقبالها بعد إنعكاسها فيتفادى الإصطدام بالحواجز .
كيف يتجنب الدولفين العوائق التى تعترض طريقه ؟
يمكن ذلك بإرسال موجات فوق سمعية و إستقبالها بعد إنعكاسها فيتفادى العوائق التى تعترض طريقه .
كيف إستفاد الخفاش من ظاهرة الصدى فى تحديد أماكن الفريسة ؟
علل : وضع قطعة من الموكيت أو المطاط تحت الغسالة التى تهتز عند طرد الماء ؟
لإمتصاص الأصوات المزعجة الناشئة عن إهتزازها بدلاً من إنعكاسها على أسطح الحوائط المصقولة .
يناقش هذا المقال قانون انعكاس الصوت، مفهوم الصدى، واستخدامات الصدى في الحياة اليومية.