كيف ينشأ الصوت عند الانسان عندما يتكلم
يمكنك أن تشعر أن الكلام ينطوي على اهتزاز، حيث أن الحبال الصوتية عبارة عن سديلات مطاطية من الجلد في حلقك تهتز لتصدر صوتًا، وعند التحدث، تتحرك هذه الحبال مما يجعلها تهتز ، ويجب أن تكون الحبال الصوتية في حالة جيدة حتى يكون الكلام واضحًا وصاخبًا، ويحاكي خروج الهواء من البالون كيفية مرور الهواء عبر الحبال الصوتية لإنتاج الصوت.
ونقوم بتغيير الأصوات التي نصدرها عن طريق شد وتقليص العضلات المتصلة بأحبالنا الصوتية، فعلى سبيل المثال، الأصوات الموجودة في كلمة “جووول” تمد الحبال الصوتية بطرق مختلفة ، وعندما يتم شد الحبال الصوتية فإننا نصدر أصواتًا عالية ، بينما عندما تكون مرتخية نقوم بإصدار أصوات أقل.
ويوضح ضبط الشد في فتحة البالون عند خروج الهواء كيفية تغيير درجة الصوت ، فعندما يتم إجبار الهواء على الخروج من البالون أو الفتحة الضيقة للوسادة الصاخبة ، فإنه يجعل الحبال الصوتية تهتز ، وهذا بدوره يجعل الهواء المحيط بهذه الحبال يهتز ، وتنتقل الموجات عبر الهواء إلى أذنيك، ويترجم ذلك إلى صوت، مع العلم أن عدد الحبال الصوتية عند الانسان هو اثنين.
عند الحديث، تستخدم عضلات لسانك وشفتيك وفككوبلعومك لتحويل اهتزازات الحبال الصوتية إلى كلمات، ويحاكي تشكل عنق وفم البالون كيفية تغير أصوات البشر من خلال التشريح الدقيق لهيكل الجسم.
ما هو الصوت
الصوت هو موجة طولية ميكانيكية، وتحدث بسبب اهتزاز جزيئات الوسط الذي تنتقل من خلاله الموجة الصوتية ذهابًا وإيابًا. وتتسبب اهتزازات الجسم في تنظيم حركة الجسيمات في الوسط المحيط، مما يؤدي إلى اكتشاف المستقبلات السمعية للصوت. وهذا ما يسمى بالصوت.
يحتاج الصوت إلى وسيلة للتحرك والانتقال، ويمكن له السفر عبر أي وسيط، ولكنه لا يمكنه السفر عبر الفراغ، حيث يفتقر الفضاء الخارجي لأي وسيلة لنقل اهتزازات الصوت. عندما تكون الاهتزازات سريعة، ينتج عن ذلك نغمة عالية، وعندما تكون الاهتزازات بطيئة، ينتج عن ذلك نغمة منخفضة.
يجب أن تبدأ دراسة الصوت بخصائص الموجات الصوتية، حيث تنقسم الموجات إلى نوعين رئيسيين وهما الموجة الطولية والموجة المستعرضة، ويختلف نوع الموجة حسب الطريقة التي تنتشر بها، ففي الموجة المستعرضة، مثلاً، تتولد الموجة عندما يتذبذب حبل ممتد ذهابًا وإيابًا.
وتكون الحركة التي تشكل الموجة عمودية أو عرضية على الاتجاه “على طول الحبل” الذي تتحرك فيه الموجة، ويتم إنشاء عائلة مهمة من الموجات المستعرضة بواسطة مصادر كهرومغناطيسية مثل الضوء أو الراديو، حيث تتأرجح المجالات الكهربائية والمغناطيسية التي تشكل الموجة بشكل عمودي على اتجاه الانتشار.
مكونات الموجة الصوتية
يمكن أن تبدأ مناقشة الموجات الصوتية وانتشارها بفحص موجة مستوية لتردد واحد يمر عبر الهواء ، والموجة المستوية هي موجة تنتشر عبر الفضاء كمستوى ، وليس كمجال ذي نصف قطر متزايد ، وعلى هذا النحو ، فهو لا يمثل الصوت تمامًا، يمكن سماع موجة من التردد الفردي كصوت نقي مثل ذلك الناتج عن الشوكة الرنانة التي تم ضربها برفق، وكنموذج نظري، فإنه يساعد في توضيح العديد من خصائص الموجة الصوتية ، ومكوناتها هي :
- الطول الموجي: يتم إنتاج موجة صوتية نتيجة لتغيرات الضغط التي تسببها الاهتزازات، وتحتوي على مناطق ضغط منخفض ومناطق ضغط مرتفع، ويتم تمثيل مناطق الضغط المرتفع على شكل قمم، ومناطق الضغط المنخفض على شكل أحواض، وتشير المسافة بين قمتين أو بين قاعين متتاليين في موجة صوتية إلى طول الموجة.
- السعة: – في مجال الموجات الصوتية، يشير مصطلح “السعة” إلى حجم الضغط أو التمدد الذي يمر به الوسط الذي تنتقل فيه الموجة الصوتية. وتعني السعة العالية زيادة في الضوضاء، في حين تعني السعة المنخفضة انخفاضاً في الصوت.
- التردد: يشير التردد في الموجة الصوتية إلى معدل اهتزاز صوت محددينتقل عبر الهواء، ويتم حسابه بعدد الدورات في الثانية، ويتم حساب السرعة عن طريق ضرب التردد في الطول الموجي.
أنواع الصوت
يمكن أن يكون الصوت بأنواع مختلفة، ناعم، مرتفع، لطيف، غير سار، موسيقي، مسموع (يمكن سماعه)، غير مسموع (لا يمكن سماعه) ، وما إلى ذلك ، وقد تندرج بعض الأصوات في أكثر من فئة واحدة ، على سبيل المثال، الصوت الناتج عند إقلاع الطائرة مرتفع وغير محبب في الوقت نفسه ، ومن ناحية أخرى ، قد لا يكون صوت قاطع الرخام مرتفعا ، ولكن قد يجده البعض مزعجا وغير سار ، ويمكن تقسيم الأصوات على النحو التالي
- الأصوات غير المسموعة : هذه أصوات لا يمكن للأذن البشرية رصدها، حيث تسمع الأذن البشرية ترددات بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز. ولا يمكننا سماع الموجات الصوتية ذات التردد أقل من 20 هرتز وأعلى من 20000 هرتز. وتعرف الأصوات التي ترددها أقل من 20 هرتز باسم الأصوات تحت الصوتية. وتستخدم الأفيال الأصوات ذات الموجات فوق الصوتية للتواصل مع القطعان على بعد 100 كيلومتر.
- الأصوات المسموعة : تُعرف الأصوات التي يتجاوز ترددها 20 كيلو هرتز بأنها موجات فوق الصوتية، ويمكن للكلاب والخفافيش سماع الأصوات عالية التردد التي لا يمكن لنا سماعها.
- الأصوات الموسيقية : يوجد بعض الأصوات الممتعة التي يتم ربطها بالموسيقى، إذ يتضمن الصوت الموسيقي عددًا من الترددات الموجودة بنسب محددة أو علاقات بعضها ببعض، وعلى نطاق واسع، تُصنف الآلات الموسيقية إلى ثلاث فئات رئيسية
تنتج الآلات الوترية مثل الكمان والجيتار والسيتار الصوت بواسطة وتر اهتزازي، ويتم تغيير حدة الصوت أو ارتفاعه عن طريق تغيير طول الجزء المهتز من الوتر. على سبيل المثال، يقوم عازف السيتار بخدش الوتر باليد اليمنى، بينما يتم تغيير ارتفاع الصوت الناتج عن طريق الضغط على الوتر بإصبع السبابة في اليد اليسرى. وتحتوي هذه الآلات أيضا على غرفة هواء، مما يساعد على زيادة ارتفاع الصوت الناتج.
تعتمد آلات النفخ مثل البوق والفلوت والهارمونيكا على اهتزاز عمود الهواء داخل الآلة لإنتاج الصوت، ويتم تغيير ارتفاع الصوت عن طريق تغيير طول العمود الهوائي المهتز.
تحتوي آلات الإيقاع مثل الطبلة والدوف على أنواع مختلفة من الصوت الذي ينتج عن اهتزاز الجلد أو الغشاء، ويمكن تغيير درجة الصوت بزيادة أو تقليل التوتر في الغشاء إلى حد ما.
حقائق مثيرة للاهتمام حول الصوت
- تنتقل الأصوات بسرعة تبلغ 340.29 مترًا في الثانية عند مستوى سطح البحر ودرجة حرارة 20 درجة مئوية، وتعرف الأصوات التي تتميز بترددات أعلى من الصوتية باسم الأصوات فوق الصوتية.
- تستخدم الخفافيش والحيتان والدلافين والكلاب الصوت فوق المسموع لتحديد موقع الصدى، للعثور إما على موقعها أو للعثور على الطعام أو الفريسة أو الأعداء والخطر، أو لتحديد موقعها والتنقل.
- يستطيع القط سماع أصواتٍ عالية التردد بمقدار 2 أوكتاف أعلى من البشر.
- تتواصل الأفيال بينها باستخدام موجات صوتية ذات ترددات منخفضة لا يمكن للإنسان سماعها.
- تسمى دراسة الموجات الصوتية بالصوتيات، ولا يستطيع الذباب سماع أي أصوات.