في هذه التجربة سوف نشاهد حركة الهواء بتأثير الأمواج الصوتية، وكيف يمكن بواسطتها أن نطفئ شمعة. التجربة بإشراف شخص بالغ فقط!

المعدات

  • شمعة
  • كبريت أو ولاعة (قداحة)
  • قمع كبير
  • جهاز مكبر صوت كبير (مفضل مع "subwoofer” - مكبر صوت خاص لسماع الأصوات ذات الطبقة المنخفضة/ الباس)
  • موسيقى ذات طبقة صوتية منخفضة/ باس (اضغطوا على الرابط لموسيقى من هذا النوع).

 

سير التجربة

يمكن مشاهدة مسار التجربة في الفيديو:

ملاحظة: غالباً من الصعب إطفاء الشمعة، ولهذا هنالك حاجة إلى مكبر صوت ضخم ومقطوعة موسيقية تحتوي العديد من الطبقات الصوتية المنخفضة/ الباس والمشغلة بشدة عالية (high volume). حتى ولو لم تنطفئ الشمعة، بإمكانكم رؤية حركة شعلة النار بفعل الأمواج الصوتية.

 

شرح

ينتشرالصوت في الهواء بصورة أمواج، والتي هي عبارة عن اهتزازات الجسيمات حول نقطة توازن مما يؤدي إلى تكون حيز عالي الكثافة (حيث الجسيمات قريبة من بعضها) وآخر قليل الكثافة بشكل لحظي وبصورة موازية لاهتزازات الجسيمات كما هو موصوف في الصورة المتحركة التالية:

 

النقاط السوداء تعبر عن جسيمات الغاز التي تركب الهواء. انتبهوا بأن الجسيمات لا تتقدم، بل تهتز بشكل أمامي وخلفي فقط. إذا لم تقتنعوا بذلك، تابعوا حركة جسيم واحد فقط. الأمواج، أو ما يسمى بال"تأثير الموجي/الاهتزازي"، هي التي تتقدم في الهواء. بشكل عام لا يمكن رؤية الأمواج الصوتية - أولا لأن الهواء شفاف، وأيضاً لأن الاهتزازت ضعيفة وسعتها (شدة الحركة، Amplitude) منخفضة. الأذن أو الميكروفون مبنيان بصورة خاصة والتي تمكن من استشعار الاهتزازات الضعيفة في الهواء وترجمتها لأصوات مسموعة.

الفرق بين الأصوات ذات الطبقات المختلفة، مثل صوت الباس الخاص بالطبل أو الصوت ذي الطبقة العالية الخاص بالكمان أو مغنية الأوبرا، هو تردد الأمواج الصوتية، أي عدد الاهتزازات في الثانية. طبقة الصوت العالية تتميز بترددات كثيرة (آلاف الاهتزازات في الثانية)، بينما الصوت ذو الطبقة المنخفضة يتردد ما بين بضع اهتزازات حتى عشرات معدودة في الثانية.

عندما نسمع نغمات الطبقة المنخفضة/ الباس بصوت عالي (high volume) من خلال قمع (والذي يركز الأمواج نحو الفوهة بصورة مشابهة للسوائل)، فإنّ حركة الهواء يمكن أن تصل لشدة عالية بشكل كافٍ للتأثير وتحريك شعلة شمعة، وحتى لإطفائها. نعم، بالظبط كما نطفئ شمعة من خلال الزفير من الفم. الأصوات ذات الطبقة العالية غير ملائمة لتحريك شعلة النار بصورة ملحوظة، والسبب هو الترددات العالية لهذه الأصوات - اهتزازات الهواء سريعة جداً لدرجة أن كل حركة أمامية لجسيم هواء تبطلها الحركة الخلفية بشكل شبه لحظي في أقل من ٠.٠٠١ من الثانية. الصوت ذو الشدة المنخفضة (أي low volume) غير ملائم، لأن حركة الهواء في هذه الحالة ضعيفة وبطيئة ولن تستطيع تحريك الشعلة بصورة كافية.

 

 

 

 

الترجمة للعربيّة: مهران شحادة 

 

0 تعليقات