علم الصوتيات هو علم متعدد التخصصات يهتم بدراسة الموجات الميكانيكية في الغازات والسوائل والمواد الصلبة، بما في ذلك الاهتزاز والصوت والموجات فوق الصوتية ودون الصوتية. الشخص العامل في مجال الصوتيات يسمى اختصاصي صوت، بينما يمكن تسمية الشخص العامل في مجال الهندسة الصوتية بمهندس صوتي. يهتم المهندس الصوت بتسجيل وتلاعب ومزج واستنساخ الصوت، وتوجد تطبيقات الصوتيات في مختلف جوانب المجتمع الحديث، بما في ذلك فروع فرعية مثل الصوتيات الجوية ومعالجة إشارات الصوت والصوتيات المعمارية وعلم الصوتيات الحيوية والصوتيات الكهربائية والضوضاء البيئية والصوت الموسيقي والتحكم في الضوضاء وعلم الصوت النفسي والكلام والموجات فوق الصوتية والصوتيات تحت الماء والاهتزازات .
الطريقة التي ينتقل بها الصوت
لفهم كيفية إرسال الصوت ، ضع في اعتبارك كائنًا مهتزًا بسيطًا مثل الجرس، عندما تضغط على الجرس ، يهتز المعدن ، وينعكس بالداخل والخارج، وعندما تنثني على جانب واحد ، فإنه يدفع على جسيمات الهواء المحيط على هذا الجانب، ثم تصطدم جسيمات الهواء بالجسيمات الموجودة أمامها ، والتي تتصادم بدورها مع الجسيمات الموجودة أمامها ، وهكذا، هذا التفاعل يسمى الضغط .
عندما يتم سحب الجرس، يقوم بجذب جزيئات الهواء المحيطة به، وهذا يسبب انخفاضا في الضغط، مما يجذب المزيد من جزيئات الهواء المحيطة، مما يتسبب في انخفاض ضغط آخر، وهو ما يجذب الجزيئات بعيدا، وينتج عنه تذبذب الضغط وإرسال موجة اهتزازية من الكائن المهتز عبر الغلاف الجوي، وبالتالي نسمع أصواتا مختلفة من كائنات اهتزازية مختلفة بسبب اختلاف تردد الموجة الصوتية .
تردد الموجات الصوتية
إذا كان تردد الموجة الصوتية أعلى، فهذا يعني أن ضغط الهواء يتذبذب ذهابا وإيابا بسرعة أكبر، وبالتالي نسمع درجة صوتية أعلى. وعندما تكون هناك تقلبات أقل في فترة زمنية، فإن درجة الصوت تكون أقل. يتم تحديد مستوى ضغط الهواء في كل اهتزاز، ويتحدد حجم الموجة ومدى ارتفاع الصوت. يمكن للصوت أن ينتشر عبر وسط مثل الهواء والماء والمواد الصلبة كموجات طولية، وكذلك كموجة عرضية في المواد الصلبة. تتم إنشاء الموجات الصوتية بواسطة مصدر صوت، مثل غشاء اهتزازي لمكبر صوت استريو. يخلق مصدر الصوت الاهتزازات في الوسط المحيط، وتنتشر الاهتزازات عند سرعة الصوت بعيدا عن المصدر، وبالتالي يتم تشكيل الموجة الصوتية على مسافة ثابتة من المصدر .
تختلف الضغط والسرعة والتحرك في وسط معين في وقت محدد ونقطة زمنية. وتختلف الضغط والسرعة والتحرك في الفضاء. لاحظنا أن جسيمات الوسط لا تسافر مع الموجة الصوتية، وهذا أمر مفهوم بشكل تلقائي بالنسبة للمواد الصلبة. وينطبق الأمر نفسه على السوائل والغازات. وعلى عكس ذلك، لا يتغير موضع الجسيمات مع مرور الوقت خلال الانتشار. ويمكن للموجات أثناء الانتشار أن تنعكس أو تنكسر أو تتلاشى بواسطة الوسي .
العوامل التي يتأثر بها الصوت
يتأثر انتقال الصوت السليم بثلاثة أشياء :
1- حركة الوسط
إذا تحرك الوسيط، فقد يؤدي ذلك إلى زيادة أو انخفاض السرعة المطلقة للموجة الصوتية حسب اتجاه حركته. على سبيل المثال، إذا تحرك الصوت في اتجاه الريح، ستزداد سرعة انتشاره بسبب سرعة الريح، طالما أن الصوت والريح يتحركان في نفس الاتجاه. وإذا تحرك الصوت والريح في اتجاهين معاكسين، ستقل سرعة الموجة الصوتية بسبب سرعة الريح .
2- لزوجة الوسط
اللزوجة تحدد متوسط معدل التخفيف الصوتي للوسائط مثل الهواء أو الماء، ويكاد التخفيف الناتج عن اللزوجة لا يكون ملحوظًا. عندما يتحرك الصوت عبر وسط ليس له خصائص فيزيائية ثابتة، قد يتم انكساره سواء كان متشتتًا أو متمركزًا .
3- ضغط كروي طولي
يمكن أن يتم نقل الاهتزازات الميكانيكية التي يمكن تفسيرها على أنها صوت عبر جميع أشكال المادة، بما في ذلك الغازات والسوائل والمواد الصلبة والبلازما، ويسمى الوسيط المسؤول عن دعم الصوت، حيث لا يمكن للصوت السفر عبر الفراغ.