أنشطة الدرس الأول: خصائص الموجات الصوتية

• ممّ تتكون الموجات الطولية للصوت؟

- تتكون من تضاغطات وتخلخلات.

• ما معنى أن طول موجة صوتية 1.5 متر؟

- المسافة بين مركزي تضاغطين متتاليين أو تخلخلين متتاليين = 1.5 متر.

• هل يطبق قانون انتشار الأمواج على الموجات الصوتية عند حساب سرعة انتشارها؟

- نعم، يطبق عليها لأن سرعة الصوت في الهواء = 340 م/ث.

- قانون انتشار الأمواج: سرعة انتشار الموجة (م/ث) = تردد الموجة (هيرتز) × الطول الموجي (متر).

احسب طول موجة صوتية تنتشر في ماء البحر بسرعة 1500 م/ث، علمًا بأن ترددها 10 كيلوهرتز.

ت = 10 × ³10 = 10 × ³10 هرتز

▿ع = × 1500 م/ث

▵ل = $\frac{ع}{ت} = \frac{1500}{10 ÷\times {10}^3} = 15.0 م$

اذكر ثلاثة أمثلة لمصادر ينشأ عنها:

• نغمات موسيقية: الشوكة الرنانة، الناي، الكمان.

• ضوضاء: الشاكوش، الدراجة البخارية، الحفار.

من خلال النشاط أجب على الأسئلة التالية:

1. هل تتغير درجة الصوت بتغير طول الجزء المهتز من الشريط؟

- نعم، تتغير درجة الصوت.

2. متى تزداد حدة الصوت؟ ومتى تزداد غلظته؟

- تزداد حدة الصوت الناشئ بنقص طول الجزء المهتز من الشريط، وتزداد غلظة الصوت الناشئ بزيادة طول الجزء المهتز.

3. ما العلاقة بين طول الجزء المهتز من الشريط وعدد الاهتزازت التي يحدثها في الثانية الواحدة؟

- علاقة عكسية، كلما زاد طول الجزء المهتز من الشريط كلما قل عدد الاهتزازات الحادثة في الثانية الواحدة (التردد).

من خلال النشاط استنتج تعريفًا لدرجة الصوت والعوامل التي تتوقف عليها درجة الصوت.

• درجة الصوت: هو الخاصية التي تميز بها الأذن الأصوات من حيث كونها حادة أو غليظة.

• العوامل التي تتوقف عليها درجة الصوت:

1. التردد. (درجة الصوت تتناسب طرديًا مع التردد)

2. طول الجزء المهتز. (درجة الصوت تتناسب عكسيًا مع طول الجزء المهتز)

عند النفخ في الزجاجات الموضحة بالشكل المقابل. متى يسمع صوت مرتفع الدرجة؟ ولماذا؟

- يسمع صوت مرتفع الدرجة (التردد) في الزجاجة الأولى، لأن طول عمود الهواء فيها أقل.

احسب تردد النغمة الموسيقية المماثلة لتردد نغمة صادرة عن عجلة سافار، تُدار بسرعة 960 دورة في دقيقتين، علمًا بأن عدد أسنان الترس 30 سنًا.

ز = 2 × 60 = 120 ثانية.

ت = $\frac{د \times ن}{ز} = \frac{960 \times 30}{120} = 240 \mathrm{هيرتز}.$

1. قِف أمام زميلك الذي يصدر صوتًا بنغمة معينة.

2. ابتعد عن زميلك تدريجيًّا ... ماذا تلاحظ؟

- تقل شدة الصوت المسموع تدريجيًا كلما ازداد البعد بين مصدر الصوت والأذن.

3. ماذا تستنتج:

- استنتج أن شدة الصوت (ش) تتناسب عكسيًا مع مربع المسافة (ف²).

1. ثبّت أحد طرفي مسطرة بيدك اليمنى على حافة منضدة.

2. اجذب الطرف الآخر للمسطرة لأسفل، ثم اتركه حرًا... ماذا تلاحظ بالنسبة لشدة الصوت الناشئ عن اهتزاز المسطرة؟

- تقل شدة الصوت تدريجيًا حتى تنعدم عند توقف المسطرة.

3. كيف تفسر هذه الملاحظة؟

- تقل شدة الصوت تدريجيًا كلما قلت سعة الاهتزازة.

4. ضع استنتاجًا مناسبًا؟

- شدة الصوت (ش) تتناسب طرديًا مع مربع سعة الاهتزازة (سع²).

يمثل الشكل المقابل موجتين صوتيتين. قارن بينهما من حيث الدرجة والشدة.

تعاون مع زميل لك في إجراء النشاط التالي:

1. اتصل بتليفون محمول يعمل بخاصية الاهتزاز، يحمله زميلك على كف إحدى يديه كما بالشكل المقابل.

2. اطلب من زميلك وضع التليفون على صندوق فارغ، أحد جوانبه مفتوح ليعمل كصندوق رنان.

3. قارن بين شدة الصوت في الحالتين.

- في حالة الصندوق الرنان: تكون شدة الصوت أكثر.

- في حالة اليد: تكون شدة الصوت أقل.

4. كيف تفسر ملاحظاتك؟

- الصوت الناشئ عن اهتزاز التليفون الموضوع على الصندوق الرنان أكثر شدة من صوته عند إمساكه باليد.

5. ضع استنتاجًا مناسبًا.

- تزداد شدة الصوت بزيادة مساحة السطح المهتز.

لتعرف أثر كثافة الوسط على شدة الصوت تعاون مع زميلك في إجراء النشاط.

• مخلخلة هواء.

• ناقوس زجاجي.

• مصدر صوتي (منبه).

1. ضع المنبه على مخلخلة الهواء، وغطه بالناقوس الزجاجي كما بالشكل المقابل.

2. فرغ جزئًا من هواء الناقوس بسحب ذراع مخلخلة الهواء للخارج.

3. قارن بين شدة الصوت، قبل وبعد خلخلة الهواء.

4. كيف تفسر ملاحظاتك؟

- تضعف شدة الصوت بنقص كثافة الوسط الذي ينتقل فيه.

5. ضع استنتاجًا مناسبًا.

- شدة الصوت تتناسب طرديًا مع كثافة الوسط.

ادرس الشكل المقابل الذي يوضح مدى الأصوات التي تصدرها وتسمعها بعض الكائنات الحية، ثم أجب على الأسئلة التالية:

- لماذا تستطيع الكلاب سماع كل الأصوات التي يصدرها الإنسان؟

- لأن مدى الأصوات التي يصدرها الإنسان تقع في نطاق مدى الأصوات التي تسمعها الكلاب.

- لماذا لا يستطيع الإنسان سماع كل الأصوات التي تصدرها الدلافين؟

- لأن الدلافين تصدر موجات فوق سمعية وأذن الإنسان لا تدرك الأصوات التي يزيد ترددها عن 20 كيلو هيرتز.

- ما الحيوانات التي تستطيع إصدار أصوات يزيد ترددها عن 20 كيلو هيرتز؟

- الدلافين والخفافيش.

1. تخير الإجابة الصحيحة مما بين الأقواس:

(1) تميز أذن الإنسان الصوت الذي تردده.... (50 كيلوهرتز/ 30 كيلوهرتز/ 300 هرتز/ 5 هرتز)

(2) الموجة الصوتية التي تنتشر في الهواء بسرعة 330 م/ث وطولها الموجي 0.1 متر يكون ترددها.... (330 كيلوهرتز/ 3300 هرتز/ 33 كيلوهرتز/ 330 هرتز)

$\mathit{ت}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{ع}}{\mathbf{ل}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\frac{\mathbf{330}}{\mathbf{1}\mathbf{.}\mathbf{0}}\mathbf{ }\mathbf{=}\mathbf{ }\mathbf{3300}\mathbf{ }\mathbf{هرتز}$

(3) كل مما يلي من العوامل التي تتوقف عليها شدة الصوت، عدا.... (سعة الاهتزازه/ التردد/ كثافة الوسط/ اتجاه الرياح)

2. ما المقصود بكل من....؟

(1) درجة الصوت: هي الخاصية التي تميز بها الأذن الأصوات من حيث كونها حادة أو غليظة.

(2) الموجات السمعية: هي موجات صوتية يتراوح ترددها بين 20 هرتز إلى 20 كيلوهرتز.

(3) الطول الموجي لموجة صوتية 1.5 متر: هي المسافة بين مركزي تضاغطين أو تخلخلين متتاليين = 1.5 متر.

3. علل لما يأتي:

(1) اختلاف صوت البيانو عن صوت الكمان، حتى لو اتفقا في الدرجة والشدة.

- لإختلاف النغمات التوافقية المصاحبة للنغمة الأساسية الصادرة عن كل منهما (لإختلاف طبيعة مصدر الصوت).

(2) الصوت المنتقل في الهواء يكون أقل شدة من الصوت المنتقل في غاز ثاني أكسيد الكربون.

- لأن الهواء أقل كثافة من غاز ثاني أكسيد الكربون وشدة الصوت تضعف بنقص كثافة الوسط.

(3) استخدام الموجات فوق السمعية في تعقيم اللبن.

- لقدرتها الفائقة في القضاء على بعض أنواع البكتيريا ووقف نشاط بعض الفيروسات.

4. أديرت عجلة سافار بمعدل 300 دورة في الدقيقة، وبملامسة أسنان أحد التروس بصفيحة مرنة صدر صوت تردده 600 هرتز. ما عدد أسنان الترس؟

- ز = 1 × 60 = 60 ثانية.

- ن = $\frac{ت \times ز}{د} = \frac{600 \times 60}{300} = \frac{360}{3} = 12 \mathrm{سن}$

5. وضح بنشاط عملي أثر كثافة الوسط على شدة الصوت.

- نحضر ناقوس زجاجي ونضع بداخله منبه وفيه غاز الهيليوم بكثافة 0.12 غ/سم، وفي ناقوس زجاجي آخر بداخله منبه وفيه غاز الأوكسجين بكثافة 1.14. نلاحظ في الناقوس الأول يكون الصوت أقل شدة (كثافة أقل)، وفي الناقوس الآخر يكون الصوت أكثر شدة (كثافة أكبر).

6. من الأشكال التي أمامك، قارن من حيث شدة الصوت ودرجته بين:

(1) الموجة الصوتية (أ) والموجة الصوتية (ب).

- الموجة (أ) والموجة (ب) متساويان في الشدة.

- الموجة (أ) أعلى درجة من (ب).

(2) الموجة الصوتية (ب) والموجة الصوتية (ج).

- الموجة (ب) والموجة (ج) متساويان في الدرجة (التردد).

- الموجة (ب) أكثر شدة من الموجة (ج) (سعة اهتزازة)