بحث عن الموجات الصوتية

الصوت هو عبارة عن موجات لها قدرة على التحرك في الوسط المادي، مثل الهواء والغازات والسوائل والأجسام الصلبة، ولكنها لا يمكن أن تنتقل في الفراغ، وتتمكن الكائنات الحية من الإحساس بهذه الموجات من خلال الأذن وحاسة السمع، وتعتبر الموجات الصوتية هي وسيلة التواصل بين الكائنات الحية.

الموجات الصوتية في الفيزياء

يعرف الصوت فيزيائيا بأنه اهتزاز ميكانيكي للوسط، وينقسم إلى ثلاثة أنواع:

  1. الموجات الطولية: وهي التي تنتشر في البلازما والأوساط الغازية والسوائل، وتتكون من تضاغط وتخلخل واحد، وتعرف فيزيائيًا باسم الموجات الضغطية، حيث تتألف من عدة طبقات متتابعة تعلو بعضها البعض، فيبدأ الضغط فيها بالازدياد بشكل تدريجي ثم ينخفض أيضًا بشكل تدريجي، وتنتشر في نفس اتجاه الموجة.
  2. الموجات المستعرضة أو العرضية: وتتكون من قاع وقمة، فتنتقل بين الأوساط الصلبة على هيئة موجات متتابعة ومتعامدة مع اتجاه انتشار الصوت، فتنتشر بشكل عامودي على التموّج.
  3. الموجات السطحية: وتكون الحركة في هذا النوع من الموجات الصوتية حركة دورانية تحدث على سطح الوسط الذي تنتقل من خلاله الموجة الصوتية، وتقل سرعة وقوة هذا النوع من الموجات كلما اتجهت إلى أسفل في عمق الوسط.

شاهد أيضًا: نصائح بعد تفتيت حصى الكلى بالموجات التصادمية

أنواع الموجات الصوتية

بشكل آخر يمكن تصنيف الموجات الصوتية وفقا للترددات الخاصة بها إلى ثلاثة أنواع على النحو التالي:

  1. الموجات السمعية: وهي الموجات التي يملك الإنسان القدرة على سمعها وتمييزها، فيمكن للإنسان الوقوع ضمن تردد هذه الموجات والتفاعل معها بكل سهولة، وهي الموجات التي يكون ترددها بين 20 هرتز وحتى 20 كيلو هرتز.
  2. الموجات فوق السمعية: وهي الموجات التي يكون ترددها أكبر من القدرة الطبيعية للإنسان على تمييزها وسمعها، فيكون ترددها أكبر بكثير عن قدرة الإنسان على إدراك الأصوات الناتجة عنها، حيث يزيد ترددها عن 20 كيلو هرتز، وعادة ما تستخدم في الفحوصات الطبية لأعضاء الجسم الداخلية وتعرف باسم السونار.
  3. الموجات تحت السمعية: وهي الموجات التي تكون خافتة إلى درجة عدم قدرة الإنسان على سمعها أو إدراكها، حيث يقل ترددها عن 20 هيرتز فقط، وعادة ما تستخدم في دراسة ما تحت الأرض واستكشاف البترول وأجهزة قياس الزلازل وما إلى ذلك.

خصائص الموجات الصوتية

  • الحركة الاهتزازية، وهي التي تنتج عن تأثير الصوت في جزيئات الوسط المنتشرة فيها مما يؤدي إلى اهتزازها.
  • تواتر الاهتزاز في الوسط الذي تنتقل من خلاله.
  • سرعة الصوت، وتتفاوت تبعًا للوسط الذي تنتقل فيه الموجات الصوتية، حيث تكون في الوسط الصلب أسرع من الوسط الغازي أو الوسط السائل.
  • شدة الصوت، وهي الكمية التي تنتجها الطاقة الصوتية من تأثير الموجات الصوتية في مساحة واحد سنتيمتر مربع داخل الوسط أثناء عبور الموجة الصوتية، ويتم قياس هذه الكمية من الطاقة للموجة الصوتية باستخدام وحدة الديسبل الفيزيائية.
  • ضغط الصوت، وهو مقدار الفرق الناتج بين متوسط الضغط الموضعي وضغط الموجة الصوتية، ويستخرج من هذا المقدار مربع الفرق، ويتم حساب الجذر التربيعي منه.
  • سعة الموجة الصوتية، وهي من العوامل التي تؤثر على مقدار طاقة الموجة الصوتية، فتتناسب طاقة الموجة الصوتية مع سعتها تناسبًا طرديًا، ويتم تعريف سعة الموجة الصوتية بأنها المسافة بين قمة الموجة وقاعها الذي تختفي عنده حركة الموجة الصوتية.
  • سرعة انتشار وتحرك الموجة الصوتية في الوسط الناقل، أو سرعة قيام الموجة الصوتية بإعادة توليد نفسها، ويتم قياسها بوحدات قياس السرعة، وهي وحدة قياس الطول مقسومة على وحدة قياس الزمن، وبذلك تصبح وحدة سرعة الموجة هي متر/ ثانية.

استخدامات الموجات الصوتية

يعتمد الصوت على الاهتزازات التي تنتجها الموجات من المصدر الذي تنتقل خلاله إلى الغلاف الجوي، فتخلق هذه الاهتزازات موجات من الطاقة، وقد تمكن البشر من استخدام هذه الموجات في العديد من الأغراض والمهام المختلفة في حياته اليومية، وذلك على النحو التالي:

الاتصالات

بدون الموجات الصوتية لا يمكن للبشر أن يتواصلوا بشكل لفظي فيما بينهم، فالحبال الصوتية للإنسان هي ما تقوم بتوليد موجات صوتية تنتقل من خلال الهواء إلى آذان الآخرين، وقد تمكن الإنسان من استخدام هذه التقنية في اختراع وتطوير طرق الاتصال الحديثة، فاخترع الراديو والتلفزيون، والتليفونات، وتمكن من استخدامها في مختلف مجالات الحياة.

استكشاف المحيطات

يتم استخدام الموجات الصوتية بشكل أساسي في أجهزة السونار، والتي لها العديد من الاستخدامات الاستكشافية، ومنها استكشاف المحيطات، حيث يتم إرسال أجهزة السونار إلى قاع المحيطات، وحين تصطدم بجسمٍ ما تقوم بإصدار ترددات معينة، فيقوم العلماء بقياس صدى هذه الموجات لتحديد مسافة وحجم الشيء الذي ارتدت عنه موجات الصوت، كما تقوم السفن البحرية باستخدام نفس التقنية للبحث عن غواصات العدو واستكشاف أماكنها.

شاهد أيضًا: بحث عن خصائص الموجات جاهز

استكشاف الموارد الجوفية

حيث يقوم العلماء الجيولوجيون باستخدام الموجات الصوتية لاستكشاف موارد النفط تحت الأرض، حيث يحدث ارتداد للموجات الصوتية من باطن الأرض، فيقوم العلماء بقياس طريقة انتقال الموجات من خلال الأرض وسرعتها، ومن خلال ذلك يتم استنباط تركيب وكثافة الأرض، ومن خلالها أيضًا يمكن التنبؤ بالزلازل ودراسة العديد من المظاهر الأخرى التي تتعلق بباطن الأرض.

الصيـد

فاستخدام هذه التقنية ليس حكرًا على الإنسان، فالعديد من المخلوقات تعتمد على استخدام الأمواج الصوتية للصيد والحصول على الطعام، ومنها الخفافيش التي تعتمد على إصدار الأمواج الصوتية بشكل معين ثم ترتد إليها مرة أخرى فتقيس من خلالها أماكن تواجد الفريسة والمسافة التي تفصل بينهما، وكذلك العديد من الكائنات الأخرى، مثل الدلافين، حيث تعتمد نفس التقنية في التواصل مع بعضها البعض وتحديد مواقعها.

الموجات فوق الصوتية

  • وتعرف أيضًا باسم التخطيط الصوتي أو التخطيط التشخيصي الطبي، وهي تقنية في تصوير أعضاء الجسم الداخلية اعتمادًا على استخدام موجات عالية التردد أو الموجات فوق السمعية، فينتج عنها صورًا لجسم الإنسان من الداخل بشكل دقيق بحيث يسمح بتشخيص الأمراض ومعرفة العلاج الطبي المناسب لها.
  • وعادة ما يتم استخدام هذه التقنية في الفحوصات الطبية بشكل خارجي، حيث يتم وضع جهاز الموجات فوق الصوتية على الجسم من الخارج، ولكن في بعض الحالات يمكن وضعه بداخل الجسم من أجل فحوصات أكثر دقة، مثل السونار المهبلي.
  • وتستخدم تقنية الموجات فوق الصوتية في تشخيص العديد من الحالات الطبية، وأشهرها فحص الرحم ومتابعة حالة الجنين خلال فترة الحمل وفحص المبيضين، والعديد من الفحوصات الأخرى مثل متابعة التبويض في حالات تأخر الحمل، وتشخيص حالات المرارة، وفحص أمراض البروستاتا والأعضاء التناسلية.
  • كما تستخدم أيضًا في توجيه الإبرة في حالات إجراء خزعة أو لعلاج الأورام، وكذلك فحص الغدة الدرقية وفحص تكتلات الثدي، وغيرها من الفحوصات الطبية التي تساعد في تشخيص المرض بشكل دقيق وتحديد العلاج المناسب لكل حالة.
  • وعادة ما يتم إجراء فحص الموجات فوق الصوتية دون أي استعدادات أو إجراءات سابقة، إلا في بعض الحالات القليلة التي تتعلق بفحص المرارة، فقد يطلب الطبيب عدم تناول الطعام أو الشراب لمدة ست ساعات حتى يتمكن من إجراء الفحص بشكل دقيق.
  • وفي حالات فحص الحوض أو المثانة عادة ما يطلب الطبيب تناول كميات كبيرة من المياه قبل الفحص، فذلك يساعد على كشف المثانة بشكل أكبر وأدق وبالتالي الحصول على أدق تشخيص.

شاهد أيضًا: اضرار تفتيت الحصوات بالموجات التصادمية ومخاطرها

وأخيرًا، كانت هذه بعض المعلومات حول الموجات الصوتية والموجات فوق الصوتية، فنرجو أن تجدوا الاستفادة في هذا المقال، وللإجابة عن أسئلتكم شاركونا بها من خلال التعليقات.

Add Comment