الأشعة والموجات فوق الصوتية:

.

الاسم

بريد إلكتروني *

رسالة *

إعلان أدسنس

مقالات

breaking/مقالات/9
مقالات

الاثنين، 31 مارس، 2014

11:55:00 م

تكبير النص تصغير النص أعادة للحجم الطبيعي
ونبدا بتعريف الصوت :

الصوت
الصوت عبارة عن موجات أو اهتزازات ميكانيكية تصل إلى الأذن ثم تتحول عبر الأذن إلى اهتزازات تصل إلى خلايا الدماغ حيث تتجاوب معها بل وتغير من اهتزازات خلايا الدماغ،
تسير هذه الاهنزازات في الهواء بسرعة تبلغ 340 متراً في الثانيةتقريباً، ولكل صوت من الأصوات هناك تردد معين، .وتنتشر هذه الأمواج في الهواءثم تتلقّاها الأذن، ثم تنتقل عبر الأذن حيث تتحول إلى إشارات كهربائية وتسير عبرالعصب السمعي باتجاه اللحاء السمعي في الدماغ، وتتجاوب الخلايا معها ومن ثم تنتقلإلى مختلف مناطق الدماغ وخصوصاً المنطقة الأمامية منه، وتعمل هذه المناطق معاً علىالتجاوب مع الإشارات وتترجمها إلى لغة مفهومة للإنسان. وهكذا يقوم الدماغ بتحليلالإشارات ويعطي أوامره إلى مختلف أجزاء الجسم ليستجيب لهذهالإشارات.

ولكل صوت من الأصوات هناك تردد معين، ويتراوح المجال المسموع للإنسان من 20 ذبذبة في الثانية إلى 20000 ذبذبة في الثانية
ويمكن القول ان الصوت هو تردد آلي، أو موجة قادرة على التحرك في عدة أوساط مادية مثل الأجسام الصلبة، السوائل، و الغازات، ولاتنتشر في الفراغ , وباستطاعة الكائن الحي تحسسه عن طريق عضو خا ص يسمى الأذن.
من منظور علم الأحياء فالصوت هو إشارة تحتوي على نغمة أو عدة نغمات تصدر من الكائن الحي الذي يملك العضو الباعث للصوت، تستعمل كوسيلة اتصال بينه وبين كائن آخر من جنسه أو من جنس آخر، يعبر من خلالها عما يريد قوله أو فعله بوعي أو بغير وعي مسبق، ويسمى الأحساس الذي تسببه تلك الذبذبات بحاسة السمع وتقدر سرعة الصوت في وسط هوائي عادي ب 340 متر في الثانية او 1026 كم في الساعة. و تتعلق سرعة الصوت بعامل الصلابة وكثافة المادة التي يتحرك فيها الصوت.الصوت هو اهتزاز ميكانيكي للوسط ، الصوت ليس موجة بل الموجة هي إحدى الاشكال (نماذج الانتشار) التي يبرز و يتميزبها الصوت و كمثال على نماذج اخرى: التيارات الصوتية و التدفق الصوتي
هنالك عوامل اخرى تؤثر على انتشار الصوت وسرعته كطبيعة المادة (اللزوجة، تأثرها بالمجال المغناطيسي)

سرعة الصوتتختلف سرعة الصوت حسب نوع الوسط الذي تنتشر فيه الموجات الصوتية و درجة الحرارة فتكون أعلى في المواد الصلبة وأقل في السوائل وأقل بكثير في الغازات. وبالنسبة لانتشار الصوت في الهواء فيعتمد على الضغط ، أي أن سرعة الصوت تقل بالارتفاع عن سطح الأرض. فمثلا سرعة الصوت في الهواء عند درجة الصفر المئوي هي 331.1 م/ث وتزداد هذه السرعة بارتفاع درجة الحرارة. تقدر سرعة الصوت في الماء بـ1450 م/ث عند الدرجة القياسية (15 درجة مئوية). وتتراوح هذه السرعة في المواد الصلبة بين 3000 و 6000 متر/ثانية فهي مثلا 5100 م/ث للحديد والألمنيوم و3560 م/ث للنحاس وتبلغ 5200 متر في الثانية في الزجاج.[/size]
يعتبر الصوت أحد الظواهر الهامة التي يستعملها الإنسان والحيوان للتخطيط والتفاهم عن طريق حاسة السمع (الاذن) التي يتم بواستطها تحويل الصوت من موجات صوتية إلى أشارات كهربائية عن طريق الاذن والمخ والتي تتحول إلى معلومات مفهومة وتشمل هذه الظواهر جميع الاصوات على اختلاف مصادرها ووسائلها.

مثلا سماع الاصوات من الآلات الموسيقية وتعدد وسائل الاتصالات المسموعة التي تعتمد على تحويل الطاقة من صورة إلى أخرىوتطور الأجهزة الصوتية التي تأخد أشكالا متعددة في تطبيقاتها الحديثة في مجالات الطب والصناعة والزراعة وغيرها تجعل العلماء والمهتمين بهذا المجال يكثفون الجهد لفهم الظواهر الموجية من حيث مصادرها وكيفية حدوثها وطرق انتشارها والعوامل التي تتحكم فيها ومدى الاستفادة منها.
إذا لاحظنا بعناية الطرق التي يحدث بها الصوت نجد أنه لابد من بدل شغل في كل حالة.الموسيقى يبذل شغلا لتحريك أوتار الآلة الموسيقية كما أن الصوت الناتج عندما تصفق يديك لتشجيع فريقا رياضيا مثلا يأتي من بذل شغل وهذا الشغل المبذول بواسطة اليدين يسبب اضطرابا في الهواء المحيط منحولا إلى طاقة صوتية تتشكل على شكل موجات منتظمة عليه فإن الصوت صورة من صور الطاقة إذا استقبلتها الأذن يحدث الاحساس بالسمع.
و تعتبر دراسة "الصوت" من المواضيع المهمة حيث تستخدم هذه الدراسات في ابحاث الطيران والفضاء والطاقة المتجددة والطاقة النووية والابحاث الطبية.
و يمكن توليد الصوت بوسائل ميكانيكية أو حرارية. وتستخدم الوسائل الحرارية في بناء المبردات الصوتية الحرارية وكذلك في عمليات الكشف عن الماء الموجود في النفط

السماع عند الحيواناتتختلف درجة السماع في الحيوانات من فصيلة لأخرى.
الخفاش : يقوم بتوليد موجات فوق صوتية تصل إلى 100 كيلوهرتز ثم الاستماع إليها لتكوين صورة للاجسام المحيطة به.
الكلب: يستطيع سماع الاصوات الأعلى ترددا من السمع البشري.
الأسماك: بعض الاسماك تستمع إلى اصوات بترددات تصل إلى 180 كيلوهرتز والبعض الاخر إلى 4 كيلوهرتز فقط

الاذن البشريةتستطيع الأذن البشرية سماع الاصوات التي تتراوح تردداتها بين 20 هرتز و 20 كيلوهرتز بوضوح بينما تتوهن جميع الاصوات التي تقل عن 20 هرتز أو تزيد عن 20 كيلوهرتز (20.000 هرتز). لهذا السبب يقوم مصمموا السمعيات بوضع ما يسمى مرشح إلكتروني لتمرير الترددات السمعية فقط كما هو الحال في بطاقات الصوت الخاصة بالحواسيب مثلا.


تصنيف الصوت تبعا للتردد
بحسب التردد يصنف الصوت إلى الأنواع :
• تحت الصوتية ، وهي أقل من 16 هرتز وهي غير مسموعة للأذن البشرية حيث التردد منخفض جدا ، 
• نطاق السمع (audible range) , وهو يمتد من 16 هرتز إلى نحو 20.000 هرتز ، وهي أصوات مسموعة للبشر ، 
 فوق صوتية ، بين 20.000 هرتز إلى 6و1 جيجا هرتز (6و1 مليار ذبذبة في 
• الثانية) ، وهي غير مسموعة للبشر ، حيث ترددها عالي.

(ويمكن ان يكون هذا اجابة للسؤال : ما معنى الموجات فوق الصوتية ؟). 

• تصواتي أو فوق صوتي (بالإنكليزية: Ultrasonic or Ultrasound) مصطلح يطلق على الترددات الصوتية التي تفوق 20 كيلوهرتز. القيمة 20 كيلوهرتز هي قيمة تقريبية وتختلف من أذن بشرية لأخرى. 
تصنيفات الموجات الصوتية
تصنف الموجات الصوتية طبقا لتردداتها كما يلي:
الموجات المسموعة AUDIBLE WAVES 
هي تلك الموجات التي تقع تردداتها بين 20 هرتز و 20.000 هرتز ، وتمثل الصوت المسموع بواسطة الأذن البشرية العادية. حيث أن الحد الأدنى لتردد الصوت التي تحس بها الأذن البشرية الطبيعية هو 20 هيرتز تقريبا بينما الحد الأعلى هو 20 الف هرتز ، وينخفض هذا المدى عند كبار السن إلى حوالي 12.000 هرتز. وأقصى درجات الاحساس بالصوت لأذن بشرية عادية يقع في المدى بين 5000 هيرتز و8000 هيرتز والذي يشمل ذبذبات الحروف الهجائية. وكما هو معروف يمكن أحداث الموجات السمعية عن طريق الاحبال الصوتية في الإنسان والآلات الموسيقية سواء الوترية أو النحاسية أو الأنبوبية وغيرها من الآلات الأخرى.
الموجات الفوق سمعية ULTRASOUND WAVES هي الموجات التي تزيد تردداتها على 20 الف هيرتز والتي تقع خارج نطاق حاسة الاذن البشرية. وهذا النوع من الموجات ما زال موضع بحث واهتمام مكثف نظرا للتطبيقات المهمة التي تمس مجالات عديدة في الصناعة والطب وغيرهما. وقد أصبح بالإمكان إنتاج موجات فوق صوتية تزيد تردداتها على 1000000 هيرتز ولاتختلف هذه الموجات من حيث الخواص عن الموجات الصوتية الاخــرى إلا أنه نظرا لقصر طول موجاتها فإنه بالإمكان تنتقل على هيئة أشعة دقيقة عالية الطاقة.
الموجات تحت السمعية INFRASOUND هي الموجات الصوتية التي يقل ترددها عن 20 هيرتز ولاتستطيع الاذن البشرية الاحساس بها واهم مصدر لها هو الحركة الاهتزازية والانزلاقية لطبقات القشرة الأرضية وما ينتج عنها من زلازل وبراكين وعليه انها مهمة جدا في رصد الزلازل وتتبع نشاط البراكين. وتستطيع بعض الحيونات الاحساس بالزلازل قبل حدوثها بسببها

تطبيقات الترددات التصواتية (فوق الصوتية)يمكن تصميم مولدات فوق صوتية وأجهزة تحسس فوق صوتية لاستخدامها في الكثير من التطبيقات الصناعية والطبية مثل:
• السونار (رادار فوق صوتي بنطاق عريض يسمح بتصوير ثلاثي البعد) 
• الاشعة التلفزيونية الثنائية والثلاثية البعد. 
• قتل بعض أنواع البكتيريا
• المنظفات فوق الصوتية
موجات طولية وموجات عرضيةا
عدد من موجات جيبية ذات ترددات مختلفة ; الموجات السفلى لها تردد أعلى من الموجات العليا في الشكل. المحور الأفقي يمثل الزمن.
ينتشر الصوت في الغازات والبلازما وفي السوائل على هيئة موجات طولية ، وتسمى عند الفيزيائيين موجات ضغطية. أما في المواد الصلبة فينتشر الصوت فيها كموجات طولية وأيضا موجات عرضية. وتتكون موجات الصوت الطولية من تتابع لطبقات يعلو فيها الضغط وطبقات يقل فيها الضغط عن الضغط المتوازن المعتاد متتابعة. أما الموجات العرضية في المواد الصلبة فهي موجات متتابعة من إجهاد جزي عرضي ، يكون عموديا على اتجاه انتشار الصوت.
وفي موجات الصوت تنزاح جزيئات الوسط دوريا وتهتز ، ولكنها لا تنتقل مع الصوت. وتنتقل الطاقة المحمولة مع الصوت كطاقة حركة لاهتزازات الوسط.

التعريف الفيزيائيمن وجهة نظر الفيزياء فالصوت هو موجة. وتكون الموجة في السوائل والغازات موجة طولية وهي كذلك أيضا في الهواء. أما في المواد الصلبة فينتشر الصوت في موجات عرضية. وتحرك الموجات جزيئات الوسط (غالبا الهواء) حول حالة وسطية وتنتشر بسرعة خاصة ، ويرمز لسرعة الصوت c.وتنقل الموجات طاقة صوتية. ولا ينتشر الصوت في الفراغ.
وتعتمد سرعة الصوت على الوسط الذي ينقلها. وتبلغ سرعة الصوت في الهواء 343 متر في الثانية عند درجة حرارة 20 درجة مئوية و 1407 متر /ثانية في الماء عند درجة الصفر المئوي.
يمكن حساب طول الموجة الصوتية λ من تردد الموجة f وسرعة الصوت c بواسطة المعادلة:

وفي العادة تكون اختلافات في الضغط أو في الكثافة سببا في تغير سرعتها. ويتضح هذا عندما نتصور مستوي لضغط الصوت يقدر ب 130 dB ديسيبل : وهذا يبلغ درجة تألم أذن الإنسان ، ويمثل به الضغط الجوي العادي : يبلغ الضغط الجوي للهواء الساكن 101325 باسكال ، في حين أن مستوي ضغط صوت قدره 130 dB له قيمة فعلية لضغط الصوت p تبلغ 63 باسكال فقط.

اسرع من الصوت (خارق الصوت TRANS SONIC)يستخدم مصطلح "خارق صوت" للإشارة للسرعة التي تزيد عن سرعة الصوت (1 ماخ). في درجة حرارة 21 مئوية (70 فهرنهايت) تعد القيمة المطلوبة بداية لأي جسم ليتحرك بسرعة خارقة صوت هي تقريبا 344 متر في الثانية (1.129 قدم/ثانية أو 761 ميل في الساعة أو 1,238 كيلومتر في الساعة).
يطلق أحيانا مصطلح هايبر سونيك على السرعات التي تزيد 5 مرات عن سرعة الصوت.
تسمى السرعات التي يكون بعض أجزاء الهواء حول الجسم فيها (مثل نهاية شفرات المحرك الدوار) تصل لسرعة خارقة الصوت ترانس سونيك (تقريبا ما بين 0.8 الى 1.2 ماخ).

إرسال تعليق

كتب تعلم اللغة الإنجليزية