صدا
صدا یا صوت از انواع انرژی است که از تحرک ذرات ماده بوجود می‌آیند به این گونه که یک ذره با حرکت (برخورد) خود به ذره‌ای دیگر ذرهٔ دیگر را به حرکت در می‌آورد و به همین ترتیب است که صوت نشر می‌یابد. صدا ارتعاشیست که توسط حس شنوایی انسان درک میشود. ما معمولاً اصواتی که در هوا حرکت میکنند را میشنویم ولی صدا میتواند در گاز، مایع و حتی جامدات نیز حرکت کند.
سرعت صوت در جامدات بدلیل تراکم زیاد مولکولها، بیشتر از مایعات و در مایعات نیز بیشتر از گازها است. صوت بر خلاف امواج دیگر مانند نور و گرما فقط در محیطی نشر می‌یابد که ماده وجود داشته باشد و این بدین معناست که اگر بر سطح ماه (که هوایی وجود ندارد) انفجاری روی دهد شما هیچ وقت صدای آنرا نمی‌شنوید. از واحد دسی‌بل نیز برای اندازه گیری شدت صوت استفاده میکنند. محدودهٔ شنوایی انسان بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز میباشد.
خصوصیات صدا
ویژگیهای صدا عبارتند از بسامد، طول موج، دامنه و سرعت
بسامد و طول موج
بسامد تعداد تغییرات فشار هوا در هر ثانیه در یک نقطه ی ثابت است که موج صدا در حال گذر از آن میباشد. یک چرخه ی نوسانی ساده در یک ثانیه برابر با یک هرتز است. طول موج برابر فاصله ی بین دو قله ی متوالی بوده که موج در مدت زمان یک چرخه ی نوسانی آنرا طی میکند.
سرعت صوت
سرعت انتشار صوت بستگی به نوع، دما و فشار محیطی که صوت در آن منتشر میشود دارد. در شرایط طبیعی از آنجایی که هوا تقریباً بصورت یک گاز کامل رفتار میکند سرعت صوت وابسته به فشار هوا نخواهد بود. در هوای خشک در دمای 20 درجه ی سانتیگراد سرعت صوت حدوداً 343 متر در ثانیه یعنی حدوداً یک متر در هر 3 هزارم ثانیه است. سرعت صوت همچنین وابسته به بسامد و طول موج است. بنابراین یک صوت 343 هرتزی طول موج یک متر خواهد داشت.
واژهٔ «صدا»، معرب (عربی‌شدهٔ) «سدا»ی پارسی است.
صوت‌شناسی
صوت‌شناسی[۱] یا آکوستیک یکی از شاخه‌های علم فیزیک است و موضوع آن بررسی موج های مکانیکی در گازها ، مایع ها و جامدها ،از جمله نوسان ها ، صدا ، فراصوت و فروصوت است.کاربردهای آکوستیک در بسیاری از جنبه های زندگی امروز دیده می شوند و ساده ترین نمونه آن صنایع صوتی و نیز کنترل نویز (مکانیکی)است.
واژه ی آکوستیک برگرفته از ریشه ی یونانی ακουστικός ، به معنای "برای و از شنوایی" و نیز از ἀκουστός به معنای قابل شنیدن است.
تاریخچه
از نظر اهمیتی که آکوستیک یا علم صدا دارا میباشد می‌توان انتظار داشت که این موضوع در تاریخ علوم فیزیک جزو مطالب اساسی به شمار رفته باشد، در صورتی که چنین چیزی نیست، زیرا در قبال تاریخ سایر علوم، تاریخ آکوستیک قسمت از قلم افتاده و مهجوری بیش نیست. یکی از دلایل این مهجوریت تاریخی این است که نظریه اساسی اصلی راجع به انتشار و اخذ صوت از زمانهای بسیار قدیم در تحولات فکر بشری پیدا شده و اسلوب این فکر همان است که امروزه مورد قبول ماست.
تولید صوت
وقتی که به یک جسم جامد ضربه وارد می‌سازیم، تولید صدا میکند. تحت بعضی از شرایط صدای حاصل، بگوش انسان خوش آیند و مطبوع است و این در واقع اساس پیدایش علم موسیقی است که سالیان دراز قبل از تاریخ ضبط صوت، موجود بوده است، اما موسیقی، قرنها قبل از نظر علمی مورد تحقیق قرار گیرد، جزو صنایع ظریفه محسوب می‌گردید. این مطلب مورد قبول عموم است که اولین فیلسوف یونانی که مبنای موسیقی را برسی نموده است. فیثاغورث میباشد که ۶ قرن قبل از میلاد زندگی می‌کرده است.
ارتباط صوت و ارتعاش
تجربیات یومیه نشان می‌دهد که احساس شنیدن وقتی برای ما پیدا میشود که شی که در مجاورت ما واقع شده است به ارتعاش در آید. مثلاً اگر پهلوی ما جامی فلزی قرار داشته باشد چنانچه با یک قطعه فلز به بدنه جام بزنیم صدایی از آن به گوش می‌رسد، و اگر با دقت به آن نگاه کنیم ملاحظه می‌گردد که در حین صدا دادن لبه جام غیر واضح میباشد و این علامت ارتعاش سریع است. اگر در این هنگام پاندول سبک وزن ساده‌ای را به بدنه جام نزدیک کنیم ضربه‌های پشت سر هم بدنه جام را روی پاندول که دلیل ارتعاش آن است بخوبی مشاهده می‌کنیم. اما بعضی اوقات ارتعاش به اندازه‌ای سریع است که با چشم دیده نمی‌شود و باید با وسایل مختلف از قبیل وسیله فوق وجود آنرا در اجسام ظاهر ساخت.
علاوه بر آزمایش‌های مربوط به هوا جامدات و مایعات نیز برای صوت ناقل خوبی هستند. هر کس می‌داند که با گذاشتن گوش خود بزمین میتواند حرکت عابرین پیاده و چهارپایان را از مسافت نسبتاً زیادی بشنود. همچنین اگر گوش خود را به ریل راه آهن بچسبانیم حرکت لکوموتیو و قطار را ممکن است از چندین کیلومتر بشنویم. خاصیت انتقال صوت در جامدات و مایعات قویتر از خاصیت مزبور در گازها میباشد.
اغلب دیده‌ایم که با وجودیکه پهلوی ریل راه آهن ایستاده‌ایم، صدای حرکت قطاری را که دور از ما واقع شده است نمی‌شنویم، و اگر بخواهیم صدای حرکت قطار مزبور را بشنویم یا باید گوش خود را به ریل بچسبانیم و یا اینکه یک سر میله چوبی و یا فلزی را به ریل چسبانده و سر دیگر را روی گوش خود بگذاریم، طوریکه در هر دو حالت استخوان خارجی گوش به ارتعاش در آید. به همین دلیل است که دیاپازون را روی جعبه مخصوص قرار می‌دهند تا صدایش قوی شود.
صدا نتیجه ارتعاش یک جسم است و در محیط مادی (هوا یا آب) به صورت موج انتشار می‌یابد و ما در دستگاه شنوایی مان آن را با فعل و انفعالات فیزیولوژیک درک می‌کنیم.
بسامد: تعداد حرکت نوسانی را در مدت زمان معین بسامد می‌نامند.(هر حرکت کامل نوسانی تناوب نامیده میشود). زمان اندازه‌گیری نوسان‌ها ثانیه میباشد و تعدادشان با واحد هرتز مشخص میشود. ثانیه/تعداد نوسان Hz=
هرقدر بسامد صدا بیشتر باشد یعنی حرکت ارتعاشی تندتر باشد صدای حاصل زیرتر و هرقدر بسامد آن کمتر باشد بم تر خواهد بود. اما گوش انسان تنها قادر به شنیدن صداها در بازه بسامدی بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰هرتز میباشد.
برای تولید و انتشارات امواج آکوستیکی، ارتعاشهایی را که سبب تولید و انتقال موجهای آکوستیکی میشوند بر حسب حدود فرکانسشان به سه دسته تقسیم میشوند: ارتعاشهای صوتی که در ایجاد صدا موثرند و با گوش شنیده میشوند. حدود فرکانس ارتعاشهایی از این نوع که در ایجاد صدا موثرند و با گوش شنیده میشوند، بین ۲۰ الی ۱۵۰۰۰ سیکل بر ثانیه میباشد. ارتعاشهای فراصوتی از فرکانسهای ۱۵۰۰۰ سیکل بر ثانیه به بالا و ارتعاشهای فروصوتی، از فرکانسهای ۲۰ سیکل بر ثانیه به پایین.
طول موج: جسم مرتعش هر تناوب کامل را در مدت زمانی مشخص انجام می‌دهد. واحد طول موج متر بوده و هرچه این مقدار کوتاهتر باشد صدا زیرتر و در صورت بلند بودن صدا بم تر میباشد.
دامنه: حداکثر مسافتی که جسم مرتعش از نقطه تعادل خود در وسط به دو طرف (نقاط اوج) طی میکند. . دامنه بیانی از شدت صداست. هرچه دامنه صدا بلندتر صدا شدیدتر و در صورت کوتاه بودن صدا ضعیف تر است.
شدت صوت:احساس بلندی و کوتاهی صدا مربوط به انرژی حمل شده با امواج صوتی است و بر حسب واحد دسی بل میباشد که یک واحد مقایسه‌ای است و عبارت است از ده برابر log نسبت شدت صدای مورد نظر به شدت یک سطح مقایسه‌ای که بطور قراردادی صدایی است که دارای ۰۰۰۲/۰ میکرو بار فشار بوده و به عنوان آستانه شنوایی در انسان در نظر گرفته میشود.
فرکانس شنوایی انسان بین۲۰۰۰۰ – ۲۰ سیکل در ثانیه انجام میشود که دارای شدتی برابرا ۶۰ – ۳۰ دسی بل میباشد.
تفاوت بلندی و شدت صوت: شدت صوت یک کمیت فیزیکی است اما بلندی صوت یک خاصیت فیزیولوژیکی که علاوه بر شدت صوت به گوش انسان نیز بستگی دارد.
نوفه: نوفه یا سر و صدا واژه‌ای است که برای توضیح وضعیت صدا در زمانهای به خصوص به کار می‌رود. صدا، تعریف نوفه بر اساس جنبه‌های فیزیکی صدا ممکن نیست، چرا که یک صدا میتواند در یک لحظه “خواسته” باشد، در صورتی که در شرایط دیگر یا برای همان افراد “ناخواسته” باشد و به عنوان نوفه تلقی شود و لذا به دلیل مطرح شدن عوامل ذهنی و فیزیولوژیکی و حالات درونی ارائه تعریف برای آن مشکل است. اما به طور کلی به صداهای ناخواسته یا آزاردهنده که به هر دلیلی بر فعالیت‌های روزانه ما اثر منفی بگذارد، نوفه گفته میشود. صداها زمانی ناخواسته گفته میشود که: – صحبت کردن و برقراری ارتباط میان افراد را تحت تأثیر قرار دهند. – در فرایندهای فکر کردن و تمرکز فکری اختلال ایجاد کنند. – از انجام مناسب فعالیت‌ها جلوگیری نمایند.
شیوش (طنین یا رنگ صوتی): صداهای موسیقیایی و سازها دارای شیوش خاص خود هستند و علت تشخیص صدای سازها از یکدیگر در حال نواختن یک نت مشترک همین امر است. صدای بی شیوش منحنی سینوسی دارد و منظم است.
هارمونیک (موج فرعی): صدای شما ترکیبی از چند موج صوتی است. دانشمندان هر موج صوتی را “هارمونیک” می‌نامند. مجموع این هارمونیک‌ها، صدای شما را به شکل یک موج پیچیدهٔ صوتی تشکیل می‌دهند. تفاوت صدای افراد ناشی از تفاوت در همین هارمونیک‌ها میباشد.
نواک: بیانی از زیر یا بم بودن یک صداست. بعضی صداهای غیر موسیقیایی شیوش دارند اما تشخیص نواک در آنها مشکل میباشد. مانند صدای باران
پژواک: وقتی داخل یک سالن بزرگ و یا یک معبد با صدای بلند سخن می‌گوییم، انعکاس صدای خود را پی در پی میشنویم. به این پدیده اکو یا پژواک می‌گویند .. پژواک زمانی تولید می‌گردد که از موانع انعکاس یابند. اما همه اشیا صوت را منعکس نمی‌کنند. برخی از اشیا مثل چوب، جوت (کنف هندی)، مقوای نازک وموارد دیگر صوت را جذب میکنند. جهت شنیدن پژواک لازم است که مانع منعکس کننده صوت در فاصله حداقل ۱۷متری از منبع صوتی قرار گیرد. زیرا اثر صوت به مدت یک دهم ثانیه در گوش ما پدیدار می‌ماند. اگر یک سیگنال صوتی به گوش ما برسد، وبه دنبال آن در یک دهم ثانیه سیگنال صوتی دیگری نیز به گوشمان واردشود، سیستم شنوایی گوش، آن را تشخیص نخواهد داد. سرعت صوت ۳۴۰ متر در ثانیه میباشد.
پس آوا: مدت دوام آوا پس از خاموش شدن سرچشمه آوا را پس آوا گویندکه کمیتی قابل محاسبه است. هرپه پس آوا در یک فضا بیشتر باشد وضوح کمتر است.(طنین)
آکوستیک در یک فضا
تصور کنید در شکل مقابل در نقطه سبز رنگ یک منبع صوتی وجود دارد که میتواند بلندگوهای یک دستگاه پخش، نوازنده یک ساز، خواننده و یا یک ارکستر باشد. برای سادگی بررسی فرض می‌کنیم نسبت منبع صوتی به فضای اتاق آنقدر کم است که می‌توان آنرا یک منبع نقطه‌ای صوت در نظر گرفت.
انرژی انعکاسهای صوت با توجه به مسیری که طی میکنند بتدریج کاسته میشود.
امواج صوتی هنگام برخورد به موانع با زاویه تابش نسبت به خط مماس بر نقطه برخورد بازتابیده خواهند شد. بنابراین به دلیل اینکه این اتاق دارای چهار دیوار است، چهار بازتابش داریم که همان صوت تولید شده را پس از طی مسافت طولانی تری به گوش شنونده می رسانند. به عبارت دیگر هرچه از منبع بیشتر دور شویم انرژی صوتی کمتر خواهد شد. بنابراین مشخص است که بازتابشهایی از منبع اصلی صوت که مسافت بیشتری را برای رسیدن به گوش شنونده طی میکنند؛ اولآ دیرتر به گوش شنونده می‌رسند و ثانیآ حامل انرژی کمتری هستند.
نکات مهم
صوت در دو نوع مستقیم و غیر مستقیم دریافت میشود. صداهای مستقیم در یک فرم کروی انتقال یافته و از منبع به طور مستقیم به شنونده می‌رسند و این فرم کروی در حرکت باعث میشود در تمام جهت‌ها در یک زمان مشخص حرکت داشته باشد. در حالت غیر مستقیم صدا در اثر برخورد با یک سطح بازگشت یافته و سپس به دریافت کننده می‌رسد. صدا هم‌زمان که از مسیرهای مختلف خارج می‌گردد دریافت میشود.
کنترل آکوستیکی به معنی کنترل انتشار مستقیم و غیر مستقیم (مسیرهای ثانویه) توسط صوت است. برای فراهم نمودن یک صدای خوب در محیط باید به سه نکته توجه ویژه داشت اول کنترل و رسیدن صدای خوب به هر شخص به صورت مستقیم است که این موضوع خود بیانی از مباحث انتشار و بازگشت و کم کردن مدت زمان طنین جهت جلوگیری از هم پوشانی شدن صداها توسط یکدیگر است. دوم جلوگیری از ایجاد نویز یا نوفه بوده که از طریق انتخاب سایت مناسب دور از آلودگی صوتی، دیوارهای دوجداره، مصالح جاذب و دورسازی تاسیسات از چنین محیط‌هایی و همچنین قرار دادن فضاهای واسطه‌ای چون کریدور و انبار میان محیط خارج و فضاهای شنوایی است. و سوم استفاده از سیستم‌های صوتی ایده‌آل میباشد. که در واقع تقویت صدا توسط بکار گیری میکروفونها و بلندگوها و آمپلی فایرها با تعبیه یک اتاق کنترل است. که بسته به نوع بکارگیری متفاوت بوده و از سیستم‌های مختلفی می‌توان بهره برد.
فروصوت
فروصوت (به انگلیسی: Infrasound) به امواج صوتی گفته میشود که دارای بسامدی کمتر از حد پایین محدودهٔ بسامد قابل شنیدن انسان هستند.
بازه فرکانسی شنوایی انسان حدوداً بین ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز است،بنابراین صداهای با فرکانس کمتر از ۲۰ هرتز که انسان آنها را نمی‌شنود، فروصوت نامیده میشود.
ردیاب صوتی
ردیاب‌های صوتی بر اساس این اصل ساده فیزیک کار میکنند که امواج صوتی پس از برخورد با یک مانع سخت مجدداً منعکس میشوند. یکی از موارد استفاده از ردیاب‌ها صوتی در زیر دریایی هاست. استفاده از ردیاب‌ها صوتی زیر آب بهترین راه تشخیص مکان، سرعت و فاصله اجسام اطراف است.حیواناتی مانند دلفین ها و خفاش ها از ابتدا خلقتشان از ردیاب‌ها صوتی درون بدنشان استفاده کرده اند،اما انسان تقریباٌ از قرن بیستم به استفاده از این ردیاب‌ها روی آورد. درزمان جنگ ها بزرگ قرن بیستم زیردریایی ها از ردیاب صوتی برای تشخیص موقعیت دشمن استفاده می کردند و امروزه از آن ها برای نقشه برداری بستر دریا ها یا جانور شناسی(گوش دادن به صدای وال ها ودلفین ها و...) . به ردیاب‌ها صوتی زیر آب سونار(sonar) گفته می شود. این اسم هم وزن کلمه رادار(radar) است و به علت شباهت تقریبی،این نام را انتخاب کرده اند.
ردیاب‌های صوتی چگونه کار میکنند
امواج صوتی با سرعت۱۵۰۰متر بر ثانیه ،در آب دریا منتشر می شوند. بادانستن این عدد وزمانی که امواج صوتی میروند ، به جسم مورد نظر برخورد میکنند و بر می گردند، می توان فاصله جسم را محاسبه کرد. مثلاٌ:اگرمدت زمان برگشت یک دسته امواج صوتی ۴ثانیه ، فاصله آن جسم تا زیر دریایی۳۰۰۰ متر است: 6000= 4× 1500 متر 3000 =۲÷۶۰۰
شنیدن به جای دیدن
خفاش های حشره خوار از حنجره اشان و خفاش های میوه خوار با زدن زبان به سقف دهانشان صداهایی تولیدمی کنند که گوش انسان قادربه شنیدن آن نیست. این صدا ها پس از بر خورد به موانع سر راهشان به طرف آن ها بر می گردد. خفاش ها به کمک گوش خود که برای این کار تخصص پیدا کرده است، فاصله خود را از موانع می فهمند و راه را پیدا میکنند. خفاش ها در بعضی موارد نیز بدون تولید صدا و تنها با حافظه خود که در آن مسیر و موقعیت و مکان ها را به خاطر سپرده اند ارهشان را پیدا میکنند. این کار باعث می شود تاانرژی زیادی مصرف نکنند وآنرابرای کارها دیگر ذخیره کنند.
گوش خفاش ها همانند ردیاب صوتی عمل می کند
خفاش ها از گوش هایشان برای تشخیص محل طعمه استفاده میکنند. به خصوص خفاش ها حشره خوار که گوش هایی بسیار حساس دارند ومی توانند از راه دور محل یک بید یا یک سوسک را تشخیص دهند. برخی از بیدها برای اینکه طعمه خفاش ها نشوند روش ها جالبی دارند. نوعی بید چینی توانایی تشخیص امواج صوتی خفاش را دارد، در این موقع چون می داند محلش شناسایی شده سریع بر روی زمین فرود می آید. نوع دیگری از بید ها نیز می توانند امواجی از خود تولید کنند که سیستم ردیاب صوتی خفاش ها را مختل می کند. خفاش ها در تمام کره زمین به جز قطب شمال و جنوب وبیابان ها بسیار خشک پراکنده اند. آن ها فواید زیادی دارند. خفاش ها حشره خوار با تغذیه از حشرات جمعیت آن ها را درحال تعادل نگه می دارند و نمی گذارند که تعدادشان آنقدر زیاد شود که تبدیل به آفت شوند؛ مثلاً آن ها با خوردن حشرات برگ خوار،زندگی گیاهان را نجات می دهند. خفاش ها میوه خوار نیز در پراکندگی بذر گیاهان نقش دارند. متاٌسفانه درباره خفاش ها افسانه ها و قصه های بد زیادی وجود دارد که بیشتر آن به دلیل نداشتن شناخت از آن هاست.
دیوار صوتی
در هوانوردی، دیوار صوتی(به انگلیسی: sound barrier) نقطه‌ای است که متحرک اگر بخواهد به مافوق صوت برسد باید از آن عبور کند. اولین بار در دهه ۱۹۵۰ دیوارهای صوتی شکسته شدند. شکسته‌شدن دیوار صوتی همراه با صدایی بلند است.
تاریخچه
برخی از شلاق‌های معمول، مانند شلاق چرمی قادر به حرکت سریع تر از صداهستند. نوک شلاق دیوار صوتی را می‌شکند و باعث ایجاد صدای شکست تیزی میشود. به معنی دیگر شکست صوت. اسلحه‌های گرم پس از قرن نوزدهم به طور کلی تا به حال بالای سرعت صوت کار کره‌اند.
عوامل موثر
سرعت صوت بسته به چگالی دما و رطوبت (در مورد هوا) متفاوت است. به طور مثال سرعت صوت در هوای ۲۰ درجه سانتی گراد ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت، در آب معمولی ۵۳۷۵ کیلومتر بر ساعت و در الماس ۴۳۲۰۰ کیلومتر بر ساعت میباشد. واحد سرعت صوت ماخ نام دارد که معادل ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت است و هر جسم که بخواهد دیوار صوتی را بشکند باید از این سرعت فراتر رود و استحکام کافی برای متلاشی نشدن را داشته باشد.
اغلب جنگنده‌های امروزی و چند بمب افکن (مانند B-1) توانایی این کار را دارند.
تنها یک وسیله سرنشین دار روی زمین از این سرعت فراتر رفته که تراست اس‌اس‌سی نام دارد و محصول مشترک ایالات متحده امریکا و انگلستان است که با رانندگی اندی گرین (andy green) نام خود را برای همیشه ماندگار کرد.
عامل ایجاد دیوار صوتی
امواج ضربه‌ای یا Shockwaves در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه‌ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که میتواند به لایه‌های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته میشود، موجهایی در آب بوجود می‌آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه‌ای از ملکولهای آب است که قادر به انتقال به لایه‌های دیگر نیز میباشد، و امواج ضربه‌ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آنها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل میشوند.
در سرعتهای نزدیک سرعت صوت، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به ۱۶٪ در می‌رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعتها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد، همین مسأله، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه‌ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا، نظم فشار هوای محیط را برهم می‌زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت میکنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور میشوند.
اما کم‌کم، با نزدیک شدن به سرعتهای ترانسونیک و حدود سرعت صوت، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم میشوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی، با افزایش سرعت سیال، فشار آن کاهش می‌یابد. در چنین سرعتهایی، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می‌رسد، گر چه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت، امواج ضربه‌ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید میکنند، که همین مسأله گذر از دیوار صوتی را مشکل می‌نماید.
صدای انفجار
امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می‌رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع میشوند. با گذر از سرعت صوت، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده می‌رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند میباشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی، هاله‌ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه‌ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می‌آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه‌ای در موتورهای جت نیز استفاده میشود. بدین گونه که، هوا ورودی در موتورهای جت، اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پرواز نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.
شکستن دیوار صوتی به عنوان یک پرتابهٔ انسان
در ژانویه ۲۰۱۰، فلیکس باومگارتنر با کار در یک تیم از دانشمندان حمایت شده توسط "نوشابه‌های رد بول" برای کسب بالاترین رکورد در سقوط آزاد از آسمان تلاش کردند. این پروژه برای دیدن شکست دیوار صوتی توسط باومگارتنر با پرش از ارتفاع ۳۶،۵۸۰ متری از یک بالون هلیوم بعنوان اولین چتر باز تلاش میکند. پرش در تاریخ نهم اکتبر ۲۰۱۲ برنامه ریزی شده بود، اما به دلیل نامساعد بودن هوا لغو شد و پس از آن کپسول در ۱۴ اکتبر به فضا پرتاب شد.
بمب صوتی
بمب صوتی، بمبی است که با ساختن ارتشاعات صوتی شدید باعث ترس و صدمات داخلی در بدن می گردد.
ساختار
بمب صوتی، بمبی است که از مواد منفجره کمتری نسبت به بمب‌های دیگر ساخته شده‌است و ویژگی‌اش ایجاد صدای زیاد است؛ ولی در فاصله کم میتواند کشنده باشد. کاربرد آن در ایجاد رعب و وحشت است. تا شعاع چند متری می تواند صدمات شدیدی به افراد وارد کرده و باعث ناشنوایی موقت یا دائم آنها شود. گاهی بمب صوتی باعث خونریزی داخلی شده و به قربانی صدمات شدیدی وارد می نماید.
کاربرد
بمب صوتی بیشتر جهت رعب و وحشت در میان مردم مورد استفاده است و بیشتر از صدمه جسمی ، صدمه روحی به انسانها وارد می نماید. بمب صوتی در همه جا استفاده می شود.گاهی به صورت بمب دست ساز و گاهی به وسیله هواپیماهای جنگی.
گاهی واژه بمب صوتی را برای موارد دیگری هم بکار برده می شود که بیشتر بیانگر یک خبر است.
از بمب صوتی جهت خنثی سازی بمب هم استفاده می شود.
keywords : مرجع تخصصی،سایت فریر،فریر
صدا یا صوت از انواع انرژی است که از تحرک ذرات ماده بوجود می‌آیند به این گونه که یک ذره با حرکت (برخورد) خود به ذره‌ای دیگر ذرهٔ دیگر را به حرکت در می‌آورد و به همین ترتیب است که صوت نشر می‌یابد. صدا ارتعاشیست که توسط حس شنوایی انسان درک میشود. ما معمولاً اصواتی که در هوا حرکت میکنند را میشنویم ولی صدا میتواند در گاز، مایع و حتی جامدات نیز حرکت کند.
سرعت صوت در جامدات بدلیل تراکم زیاد مولکولها، بیشتر از مایعات و در مایعات نیز بیشتر از گازها است. صوت بر خلاف امواج دیگر مانند نور و گرما فقط در محیطی نشر می‌یابد که ماده وجود داشته باشد و این بدین معناست که اگر بر سطح ماه (که هوایی وجود ندارد) انفجاری روی دهد شما هیچ وقت صدای آنرا نمی‌شنوید. از واحد دسی‌بل نیز برای اندازه گیری شدت صوت استفاده میکنند. محدودهٔ شنوایی انسان بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز میباشد.
خصوصیات صدا
ویژگیهای صدا عبارتند از بسامد، طول موج، دامنه و سرعت
بسامد و طول موج
بسامد تعداد تغییرات فشار هوا در هر ثانیه در یک نقطه ی ثابت است که موج صدا در حال گذر از آن میباشد. یک چرخه ی نوسانی ساده در یک ثانیه برابر با یک هرتز است. طول موج برابر فاصله ی بین دو قله ی متوالی بوده که موج در مدت زمان یک چرخه ی نوسانی آنرا طی میکند.
سرعت صوت
سرعت انتشار صوت بستگی به نوع، دما و فشار محیطی که صوت در آن منتشر میشود دارد. در شرایط طبیعی از آنجایی که هوا تقریباً بصورت یک گاز کامل رفتار میکند سرعت صوت وابسته به فشار هوا نخواهد بود. در هوای خشک در دمای 20 درجه ی سانتیگراد سرعت صوت حدوداً 343 متر در ثانیه یعنی حدوداً یک متر در هر 3 هزارم ثانیه است. سرعت صوت همچنین وابسته به بسامد و طول موج است. بنابراین یک صوت 343 هرتزی طول موج یک متر خواهد داشت.
واژهٔ «صدا»، معرب (عربی‌شدهٔ) «سدا»ی پارسی است.
صوت‌شناسی
صوت‌شناسی[۱] یا آکوستیک یکی از شاخه‌های علم فیزیک است و موضوع آن بررسی موج های مکانیکی در گازها ، مایع ها و جامدها ،از جمله نوسان ها ، صدا ، فراصوت و فروصوت است.کاربردهای آکوستیک در بسیاری از جنبه های زندگی امروز دیده می شوند و ساده ترین نمونه آن صنایع صوتی و نیز کنترل نویز (مکانیکی)است.
واژه ی آکوستیک برگرفته از ریشه ی یونانی ακουστικός ، به معنای "برای و از شنوایی" و نیز از ἀκουστός به معنای قابل شنیدن است.
تاریخچه
از نظر اهمیتی که آکوستیک یا علم صدا دارا میباشد می‌توان انتظار داشت که این موضوع در تاریخ علوم فیزیک جزو مطالب اساسی به شمار رفته باشد، در صورتی که چنین چیزی نیست، زیرا در قبال تاریخ سایر علوم، تاریخ آکوستیک قسمت از قلم افتاده و مهجوری بیش نیست. یکی از دلایل این مهجوریت تاریخی این است که نظریه اساسی اصلی راجع به انتشار و اخذ صوت از زمانهای بسیار قدیم در تحولات فکر بشری پیدا شده و اسلوب این فکر همان است که امروزه مورد قبول ماست.
تولید صوت
وقتی که به یک جسم جامد ضربه وارد می‌سازیم، تولید صدا میکند. تحت بعضی از شرایط صدای حاصل، بگوش انسان خوش آیند و مطبوع است و این در واقع اساس پیدایش علم موسیقی است که سالیان دراز قبل از تاریخ ضبط صوت، موجود بوده است، اما موسیقی، قرنها قبل از نظر علمی مورد تحقیق قرار گیرد، جزو صنایع ظریفه محسوب می‌گردید. این مطلب مورد قبول عموم است که اولین فیلسوف یونانی که مبنای موسیقی را برسی نموده است. فیثاغورث میباشد که ۶ قرن قبل از میلاد زندگی می‌کرده است.
ارتباط صوت و ارتعاش
تجربیات یومیه نشان می‌دهد که احساس شنیدن وقتی برای ما پیدا میشود که شی که در مجاورت ما واقع شده است به ارتعاش در آید. مثلاً اگر پهلوی ما جامی فلزی قرار داشته باشد چنانچه با یک قطعه فلز به بدنه جام بزنیم صدایی از آن به گوش می‌رسد، و اگر با دقت به آن نگاه کنیم ملاحظه می‌گردد که در حین صدا دادن لبه جام غیر واضح میباشد و این علامت ارتعاش سریع است. اگر در این هنگام پاندول سبک وزن ساده‌ای را به بدنه جام نزدیک کنیم ضربه‌های پشت سر هم بدنه جام را روی پاندول که دلیل ارتعاش آن است بخوبی مشاهده می‌کنیم. اما بعضی اوقات ارتعاش به اندازه‌ای سریع است که با چشم دیده نمی‌شود و باید با وسایل مختلف از قبیل وسیله فوق وجود آنرا در اجسام ظاهر ساخت.
علاوه بر آزمایش‌های مربوط به هوا جامدات و مایعات نیز برای صوت ناقل خوبی هستند. هر کس می‌داند که با گذاشتن گوش خود بزمین میتواند حرکت عابرین پیاده و چهارپایان را از مسافت نسبتاً زیادی بشنود. همچنین اگر گوش خود را به ریل راه آهن بچسبانیم حرکت لکوموتیو و قطار را ممکن است از چندین کیلومتر بشنویم. خاصیت انتقال صوت در جامدات و مایعات قویتر از خاصیت مزبور در گازها میباشد.
اغلب دیده‌ایم که با وجودیکه پهلوی ریل راه آهن ایستاده‌ایم، صدای حرکت قطاری را که دور از ما واقع شده است نمی‌شنویم، و اگر بخواهیم صدای حرکت قطار مزبور را بشنویم یا باید گوش خود را به ریل بچسبانیم و یا اینکه یک سر میله چوبی و یا فلزی را به ریل چسبانده و سر دیگر را روی گوش خود بگذاریم، طوریکه در هر دو حالت استخوان خارجی گوش به ارتعاش در آید. به همین دلیل است که دیاپازون را روی جعبه مخصوص قرار می‌دهند تا صدایش قوی شود.
صدا نتیجه ارتعاش یک جسم است و در محیط مادی (هوا یا آب) به صورت موج انتشار می‌یابد و ما در دستگاه شنوایی مان آن را با فعل و انفعالات فیزیولوژیک درک می‌کنیم.
بسامد: تعداد حرکت نوسانی را در مدت زمان معین بسامد می‌نامند.(هر حرکت کامل نوسانی تناوب نامیده میشود). زمان اندازه‌گیری نوسان‌ها ثانیه میباشد و تعدادشان با واحد هرتز مشخص میشود. ثانیه/تعداد نوسان Hz=
هرقدر بسامد صدا بیشتر باشد یعنی حرکت ارتعاشی تندتر باشد صدای حاصل زیرتر و هرقدر بسامد آن کمتر باشد بم تر خواهد بود. اما گوش انسان تنها قادر به شنیدن صداها در بازه بسامدی بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰هرتز میباشد.
برای تولید و انتشارات امواج آکوستیکی، ارتعاشهایی را که سبب تولید و انتقال موجهای آکوستیکی میشوند بر حسب حدود فرکانسشان به سه دسته تقسیم میشوند: ارتعاشهای صوتی که در ایجاد صدا موثرند و با گوش شنیده میشوند. حدود فرکانس ارتعاشهایی از این نوع که در ایجاد صدا موثرند و با گوش شنیده میشوند، بین ۲۰ الی ۱۵۰۰۰ سیکل بر ثانیه میباشد. ارتعاشهای فراصوتی از فرکانسهای ۱۵۰۰۰ سیکل بر ثانیه به بالا و ارتعاشهای فروصوتی، از فرکانسهای ۲۰ سیکل بر ثانیه به پایین.
طول موج: جسم مرتعش هر تناوب کامل را در مدت زمانی مشخص انجام می‌دهد. واحد طول موج متر بوده و هرچه این مقدار کوتاهتر باشد صدا زیرتر و در صورت بلند بودن صدا بم تر میباشد.
دامنه: حداکثر مسافتی که جسم مرتعش از نقطه تعادل خود در وسط به دو طرف (نقاط اوج) طی میکند. . دامنه بیانی از شدت صداست. هرچه دامنه صدا بلندتر صدا شدیدتر و در صورت کوتاه بودن صدا ضعیف تر است.
شدت صوت:احساس بلندی و کوتاهی صدا مربوط به انرژی حمل شده با امواج صوتی است و بر حسب واحد دسی بل میباشد که یک واحد مقایسه‌ای است و عبارت است از ده برابر log نسبت شدت صدای مورد نظر به شدت یک سطح مقایسه‌ای که بطور قراردادی صدایی است که دارای ۰۰۰۲/۰ میکرو بار فشار بوده و به عنوان آستانه شنوایی در انسان در نظر گرفته میشود.
فرکانس شنوایی انسان بین۲۰۰۰۰ – ۲۰ سیکل در ثانیه انجام میشود که دارای شدتی برابرا ۶۰ – ۳۰ دسی بل میباشد.
تفاوت بلندی و شدت صوت: شدت صوت یک کمیت فیزیکی است اما بلندی صوت یک خاصیت فیزیولوژیکی که علاوه بر شدت صوت به گوش انسان نیز بستگی دارد.
نوفه: نوفه یا سر و صدا واژه‌ای است که برای توضیح وضعیت صدا در زمانهای به خصوص به کار می‌رود. صدا، تعریف نوفه بر اساس جنبه‌های فیزیکی صدا ممکن نیست، چرا که یک صدا میتواند در یک لحظه “خواسته” باشد، در صورتی که در شرایط دیگر یا برای همان افراد “ناخواسته” باشد و به عنوان نوفه تلقی شود و لذا به دلیل مطرح شدن عوامل ذهنی و فیزیولوژیکی و حالات درونی ارائه تعریف برای آن مشکل است. اما به طور کلی به صداهای ناخواسته یا آزاردهنده که به هر دلیلی بر فعالیت‌های روزانه ما اثر منفی بگذارد، نوفه گفته میشود. صداها زمانی ناخواسته گفته میشود که: – صحبت کردن و برقراری ارتباط میان افراد را تحت تأثیر قرار دهند. – در فرایندهای فکر کردن و تمرکز فکری اختلال ایجاد کنند. – از انجام مناسب فعالیت‌ها جلوگیری نمایند.
شیوش (طنین یا رنگ صوتی): صداهای موسیقیایی و سازها دارای شیوش خاص خود هستند و علت تشخیص صدای سازها از یکدیگر در حال نواختن یک نت مشترک همین امر است. صدای بی شیوش منحنی سینوسی دارد و منظم است.
هارمونیک (موج فرعی): صدای شما ترکیبی از چند موج صوتی است. دانشمندان هر موج صوتی را “هارمونیک” می‌نامند. مجموع این هارمونیک‌ها، صدای شما را به شکل یک موج پیچیدهٔ صوتی تشکیل می‌دهند. تفاوت صدای افراد ناشی از تفاوت در همین هارمونیک‌ها میباشد.
نواک: بیانی از زیر یا بم بودن یک صداست. بعضی صداهای غیر موسیقیایی شیوش دارند اما تشخیص نواک در آنها مشکل میباشد. مانند صدای باران
پژواک: وقتی داخل یک سالن بزرگ و یا یک معبد با صدای بلند سخن می‌گوییم، انعکاس صدای خود را پی در پی میشنویم. به این پدیده اکو یا پژواک می‌گویند .. پژواک زمانی تولید می‌گردد که از موانع انعکاس یابند. اما همه اشیا صوت را منعکس نمی‌کنند. برخی از اشیا مثل چوب، جوت (کنف هندی)، مقوای نازک وموارد دیگر صوت را جذب میکنند. جهت شنیدن پژواک لازم است که مانع منعکس کننده صوت در فاصله حداقل ۱۷متری از منبع صوتی قرار گیرد. زیرا اثر صوت به مدت یک دهم ثانیه در گوش ما پدیدار می‌ماند. اگر یک سیگنال صوتی به گوش ما برسد، وبه دنبال آن در یک دهم ثانیه سیگنال صوتی دیگری نیز به گوشمان واردشود، سیستم شنوایی گوش، آن را تشخیص نخواهد داد. سرعت صوت ۳۴۰ متر در ثانیه میباشد.
پس آوا: مدت دوام آوا پس از خاموش شدن سرچشمه آوا را پس آوا گویندکه کمیتی قابل محاسبه است. هرپه پس آوا در یک فضا بیشتر باشد وضوح کمتر است.(طنین)
آکوستیک در یک فضا
تصور کنید در شکل مقابل در نقطه سبز رنگ یک منبع صوتی وجود دارد که میتواند بلندگوهای یک دستگاه پخش، نوازنده یک ساز، خواننده و یا یک ارکستر باشد. برای سادگی بررسی فرض می‌کنیم نسبت منبع صوتی به فضای اتاق آنقدر کم است که می‌توان آنرا یک منبع نقطه‌ای صوت در نظر گرفت.
انرژی انعکاسهای صوت با توجه به مسیری که طی میکنند بتدریج کاسته میشود.
امواج صوتی هنگام برخورد به موانع با زاویه تابش نسبت به خط مماس بر نقطه برخورد بازتابیده خواهند شد. بنابراین به دلیل اینکه این اتاق دارای چهار دیوار است، چهار بازتابش داریم که همان صوت تولید شده را پس از طی مسافت طولانی تری به گوش شنونده می رسانند. به عبارت دیگر هرچه از منبع بیشتر دور شویم انرژی صوتی کمتر خواهد شد. بنابراین مشخص است که بازتابشهایی از منبع اصلی صوت که مسافت بیشتری را برای رسیدن به گوش شنونده طی میکنند؛ اولآ دیرتر به گوش شنونده می‌رسند و ثانیآ حامل انرژی کمتری هستند.
نکات مهم
صوت در دو نوع مستقیم و غیر مستقیم دریافت میشود. صداهای مستقیم در یک فرم کروی انتقال یافته و از منبع به طور مستقیم به شنونده می‌رسند و این فرم کروی در حرکت باعث میشود در تمام جهت‌ها در یک زمان مشخص حرکت داشته باشد. در حالت غیر مستقیم صدا در اثر برخورد با یک سطح بازگشت یافته و سپس به دریافت کننده می‌رسد. صدا هم‌زمان که از مسیرهای مختلف خارج می‌گردد دریافت میشود.
کنترل آکوستیکی به معنی کنترل انتشار مستقیم و غیر مستقیم (مسیرهای ثانویه) توسط صوت است. برای فراهم نمودن یک صدای خوب در محیط باید به سه نکته توجه ویژه داشت اول کنترل و رسیدن صدای خوب به هر شخص به صورت مستقیم است که این موضوع خود بیانی از مباحث انتشار و بازگشت و کم کردن مدت زمان طنین جهت جلوگیری از هم پوشانی شدن صداها توسط یکدیگر است. دوم جلوگیری از ایجاد نویز یا نوفه بوده که از طریق انتخاب سایت مناسب دور از آلودگی صوتی، دیوارهای دوجداره، مصالح جاذب و دورسازی تاسیسات از چنین محیط‌هایی و همچنین قرار دادن فضاهای واسطه‌ای چون کریدور و انبار میان محیط خارج و فضاهای شنوایی است. و سوم استفاده از سیستم‌های صوتی ایده‌آل میباشد. که در واقع تقویت صدا توسط بکار گیری میکروفونها و بلندگوها و آمپلی فایرها با تعبیه یک اتاق کنترل است. که بسته به نوع بکارگیری متفاوت بوده و از سیستم‌های مختلفی می‌توان بهره برد.
فروصوت
فروصوت (به انگلیسی: Infrasound) به امواج صوتی گفته میشود که دارای بسامدی کمتر از حد پایین محدودهٔ بسامد قابل شنیدن انسان هستند.
بازه فرکانسی شنوایی انسان حدوداً بین ۲۰ هرتز تا ۲۰ کیلوهرتز است،بنابراین صداهای با فرکانس کمتر از ۲۰ هرتز که انسان آنها را نمی‌شنود، فروصوت نامیده میشود.
ردیاب صوتی
ردیاب‌های صوتی بر اساس این اصل ساده فیزیک کار میکنند که امواج صوتی پس از برخورد با یک مانع سخت مجدداً منعکس میشوند. یکی از موارد استفاده از ردیاب‌ها صوتی در زیر دریایی هاست. استفاده از ردیاب‌ها صوتی زیر آب بهترین راه تشخیص مکان، سرعت و فاصله اجسام اطراف است.حیواناتی مانند دلفین ها و خفاش ها از ابتدا خلقتشان از ردیاب‌ها صوتی درون بدنشان استفاده کرده اند،اما انسان تقریباٌ از قرن بیستم به استفاده از این ردیاب‌ها روی آورد. درزمان جنگ ها بزرگ قرن بیستم زیردریایی ها از ردیاب صوتی برای تشخیص موقعیت دشمن استفاده می کردند و امروزه از آن ها برای نقشه برداری بستر دریا ها یا جانور شناسی(گوش دادن به صدای وال ها ودلفین ها و...) . به ردیاب‌ها صوتی زیر آب سونار(sonar) گفته می شود. این اسم هم وزن کلمه رادار(radar) است و به علت شباهت تقریبی،این نام را انتخاب کرده اند.
ردیاب‌های صوتی چگونه کار میکنند
امواج صوتی با سرعت۱۵۰۰متر بر ثانیه ،در آب دریا منتشر می شوند. بادانستن این عدد وزمانی که امواج صوتی میروند ، به جسم مورد نظر برخورد میکنند و بر می گردند، می توان فاصله جسم را محاسبه کرد. مثلاٌ:اگرمدت زمان برگشت یک دسته امواج صوتی ۴ثانیه ، فاصله آن جسم تا زیر دریایی۳۰۰۰ متر است: 6000= 4× 1500 متر 3000 =۲÷۶۰۰
شنیدن به جای دیدن
خفاش های حشره خوار از حنجره اشان و خفاش های میوه خوار با زدن زبان به سقف دهانشان صداهایی تولیدمی کنند که گوش انسان قادربه شنیدن آن نیست. این صدا ها پس از بر خورد به موانع سر راهشان به طرف آن ها بر می گردد. خفاش ها به کمک گوش خود که برای این کار تخصص پیدا کرده است، فاصله خود را از موانع می فهمند و راه را پیدا میکنند. خفاش ها در بعضی موارد نیز بدون تولید صدا و تنها با حافظه خود که در آن مسیر و موقعیت و مکان ها را به خاطر سپرده اند ارهشان را پیدا میکنند. این کار باعث می شود تاانرژی زیادی مصرف نکنند وآنرابرای کارها دیگر ذخیره کنند.
گوش خفاش ها همانند ردیاب صوتی عمل می کند
خفاش ها از گوش هایشان برای تشخیص محل طعمه استفاده میکنند. به خصوص خفاش ها حشره خوار که گوش هایی بسیار حساس دارند ومی توانند از راه دور محل یک بید یا یک سوسک را تشخیص دهند. برخی از بیدها برای اینکه طعمه خفاش ها نشوند روش ها جالبی دارند. نوعی بید چینی توانایی تشخیص امواج صوتی خفاش را دارد، در این موقع چون می داند محلش شناسایی شده سریع بر روی زمین فرود می آید. نوع دیگری از بید ها نیز می توانند امواجی از خود تولید کنند که سیستم ردیاب صوتی خفاش ها را مختل می کند. خفاش ها در تمام کره زمین به جز قطب شمال و جنوب وبیابان ها بسیار خشک پراکنده اند. آن ها فواید زیادی دارند. خفاش ها حشره خوار با تغذیه از حشرات جمعیت آن ها را درحال تعادل نگه می دارند و نمی گذارند که تعدادشان آنقدر زیاد شود که تبدیل به آفت شوند؛ مثلاً آن ها با خوردن حشرات برگ خوار،زندگی گیاهان را نجات می دهند. خفاش ها میوه خوار نیز در پراکندگی بذر گیاهان نقش دارند. متاٌسفانه درباره خفاش ها افسانه ها و قصه های بد زیادی وجود دارد که بیشتر آن به دلیل نداشتن شناخت از آن هاست.
دیوار صوتی
در هوانوردی، دیوار صوتی(به انگلیسی: sound barrier) نقطه‌ای است که متحرک اگر بخواهد به مافوق صوت برسد باید از آن عبور کند. اولین بار در دهه ۱۹۵۰ دیوارهای صوتی شکسته شدند. شکسته‌شدن دیوار صوتی همراه با صدایی بلند است.
تاریخچه
برخی از شلاق‌های معمول، مانند شلاق چرمی قادر به حرکت سریع تر از صداهستند. نوک شلاق دیوار صوتی را می‌شکند و باعث ایجاد صدای شکست تیزی میشود. به معنی دیگر شکست صوت. اسلحه‌های گرم پس از قرن نوزدهم به طور کلی تا به حال بالای سرعت صوت کار کره‌اند.
عوامل موثر
سرعت صوت بسته به چگالی دما و رطوبت (در مورد هوا) متفاوت است. به طور مثال سرعت صوت در هوای ۲۰ درجه سانتی گراد ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت، در آب معمولی ۵۳۷۵ کیلومتر بر ساعت و در الماس ۴۳۲۰۰ کیلومتر بر ساعت میباشد. واحد سرعت صوت ماخ نام دارد که معادل ۱۲۲۴ کیلومتر بر ساعت است و هر جسم که بخواهد دیوار صوتی را بشکند باید از این سرعت فراتر رود و استحکام کافی برای متلاشی نشدن را داشته باشد.
اغلب جنگنده‌های امروزی و چند بمب افکن (مانند B-1) توانایی این کار را دارند.
تنها یک وسیله سرنشین دار روی زمین از این سرعت فراتر رفته که تراست اس‌اس‌سی نام دارد و محصول مشترک ایالات متحده امریکا و انگلستان است که با رانندگی اندی گرین (andy green) نام خود را برای همیشه ماندگار کرد.
عامل ایجاد دیوار صوتی
امواج ضربه‌ای یا Shockwaves در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه‌ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که میتواند به لایه‌های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته میشود، موجهایی در آب بوجود می‌آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه‌ای از ملکولهای آب است که قادر به انتقال به لایه‌های دیگر نیز میباشد، و امواج ضربه‌ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آنها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل میشوند.
در سرعتهای نزدیک سرعت صوت، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به ۱۶٪ در می‌رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعتها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می‌یابد، همین مسأله، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه‌ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا، نظم فشار هوای محیط را برهم می‌زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت میکنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور میشوند.
اما کم‌کم، با نزدیک شدن به سرعتهای ترانسونیک و حدود سرعت صوت، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم میشوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی، با افزایش سرعت سیال، فشار آن کاهش می‌یابد. در چنین سرعتهایی، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می‌رسد، گر چه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت، امواج ضربه‌ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید میکنند، که همین مسأله گذر از دیوار صوتی را مشکل می‌نماید.
صدای انفجار
امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت، هر بار در سرعتهای زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می‌رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع میشوند. با گذر از سرعت صوت، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما باهم به گوش شنونده می‌رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند میباشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی، هاله‌ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه‌ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می‌آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه‌ای در موتورهای جت نیز استفاده میشود. بدین گونه که، هوا ورودی در موتورهای جت، اگر هواپیما با سرعتهای بالای صوت پرواز نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد.
شکستن دیوار صوتی به عنوان یک پرتابهٔ انسان
در ژانویه ۲۰۱۰، فلیکس باومگارتنر با کار در یک تیم از دانشمندان حمایت شده توسط "نوشابه‌های رد بول" برای کسب بالاترین رکورد در سقوط آزاد از آسمان تلاش کردند. این پروژه برای دیدن شکست دیوار صوتی توسط باومگارتنر با پرش از ارتفاع ۳۶،۵۸۰ متری از یک بالون هلیوم بعنوان اولین چتر باز تلاش میکند. پرش در تاریخ نهم اکتبر ۲۰۱۲ برنامه ریزی شده بود، اما به دلیل نامساعد بودن هوا لغو شد و پس از آن کپسول در ۱۴ اکتبر به فضا پرتاب شد.
بمب صوتی
بمب صوتی، بمبی است که با ساختن ارتشاعات صوتی شدید باعث ترس و صدمات داخلی در بدن می گردد.
ساختار
بمب صوتی، بمبی است که از مواد منفجره کمتری نسبت به بمب‌های دیگر ساخته شده‌است و ویژگی‌اش ایجاد صدای زیاد است؛ ولی در فاصله کم میتواند کشنده باشد. کاربرد آن در ایجاد رعب و وحشت است. تا شعاع چند متری می تواند صدمات شدیدی به افراد وارد کرده و باعث ناشنوایی موقت یا دائم آنها شود. گاهی بمب صوتی باعث خونریزی داخلی شده و به قربانی صدمات شدیدی وارد می نماید.
کاربرد
بمب صوتی بیشتر جهت رعب و وحشت در میان مردم مورد استفاده است و بیشتر از صدمه جسمی ، صدمه روحی به انسانها وارد می نماید. بمب صوتی در همه جا استفاده می شود.گاهی به صورت بمب دست ساز و گاهی به وسیله هواپیماهای جنگی.
گاهی واژه بمب صوتی را برای موارد دیگری هم بکار برده می شود که بیشتر بیانگر یک خبر است.
از بمب صوتی جهت خنثی سازی بمب هم استفاده می شود.
keywords : مرجع تخصصی،سایت فریر،فریر
