خصائص الصوت

بما أن الصوت هو عبارة عن موجة ميكانيكية طولية، فهذا يعني بأنه سوف يكون للصوت خصائص المواجات الطولية والموجات الميكانيكية نفسها. لكن قبل البدء بالحديث عن هذه الخصائص فإنه من اللازم توضيح شكل هذه الموجة. الموجة الصوتية بشكلٍ عام تحمل على الوسط المادي لأنها تسبب تغيراً في الضغط في هذه المادة، فمرةً يزداد الضغط، وأخرى يقل؛ وتسمى المنطقة التي يزداد ضغطها (بالتضاغط) بينما تسمى المنطقة التي يقل ضغطها (بالتخلخل)، والموجة الصوتية عبارة عن مجموعة من التضاغطات يفصل بينها تخلخلات يكون اتجاه انتشارها موازياً لاتجاه تغير الضغط.

مثل أي موجة أخرى فإن لموجة الصوت طولاً موجيّاً، حيث إن الطول الموجي يُعرف على أنه المسافة بين أي نقطتين متماثلتين متتاليتين (مثل قمة الموجة)، فنقول إن المسافة بين قمتين متتاليتين هي الطول الموجي للموجة، والأمر سيان لأي نقطتين أخريين متماثلتين. كما أن أحد أهم خصائص الموجة هو التردد، حيث إن التردد هو مقلوب الزمن الدوري للموجة، والزمن الدوري هو الزمن اللازم للموجة كاملةً حتى تعبر نقطةً ما، بينما التردد هو عدد الموجات التي تعبر خلال نقطةٍ ما في زمنٍ ما. يوجد أيضاً سعة الموجة، حيث إن سعة الموجة هي مقدار التأرجح في الضغط الذي سببته الموجة (مقدار التضاغط والتخلخل الذي خلقته الموجة في الوسط الحامل لها). يوجد أيضاً شدة الموجة الصوتية (أي مقدار الإزعاج الذي سوف تسببه هذه الموجة)، وهي من الأشياء التي يجب معرفتها عند الحديث عن موجةٍ صوتيةٍ ما، وشدة الصوت مرتبطة بسعة الموجة الصوتية؛ إذ إنها تتناسب مع مربع سعة الموجة.

أيضاً من السمات المهمة لأي موجة هي سرعة الموجة، وبشكلٍ عام يمكن حساب سرعة الموجة عن طريق ضرب ترددها بطولها الموجي، والأمواج الصوتية ليست استثناءً، لكن يوجد طريقة إضافية لحساب سرعة الموجة الصوتية وهي بالاعتماد على الخصائص القصورية (مثل الكثافة) والخصائص المتعلّقة بالمرونة (مثل معامل الحجم ( Bulk Modulus)) للوسط الذي تُحمل الموجة الصوتية عليه، وتسهم خصائص المرونة بالتأثير الأكبر في سرعة الصوت؛ حيث إنه كلما زاد تفاعل جزيئات وذرات المادة مع بعضها البعض زادت سرعة الصوت في هذا الوسط المادي، وبسبب هذا تكون سرعة الصوت أكبر ما يمكن في الأوساط الصلبة (ع صلبة)، بينما تكون أقل ما يمكن في الأوساط الغازية (ع غازية)، وفي الأوساط السائلة تكون سرعة الصوت (ع سائلة) بين سرعتها في الأوساط الصلبة والغازية.