وحدة قياس شدة الصوت

الصوت موجةً تستطيع التحرك في الأوساط المختلفة؛ مثل السوائل والأجسام الصلبة والغازات ولكنه لا ينتشر في الفراغ، ويميّز الإنسان الصوت بأحد الحواس الخمسة والعضو المسؤول عن ذلك هو الأذن، وعندما يصدر الكائن الحيّ صوتاً يكون عبارةً نغمةٍ واحدةٍ أو عدة نغماتٍ، وتكون هي وسيلة الاتصال بين من أصدر الصوت وكائن آخر، وتصل سرعة الصوت الهواء إلى 343م/ث وتتغيّر سرعة الصوت بتغيرّ صلابة المادة وكثافتها، ولزوجتها، وتأثرها بالمجال المغناطيسيّ.

شدّة الصوت (loudness)

تعرف شدة الصوت بأنّها الطاقة الصوتية في كل ثانيةٍ من الزمن لكلّ وحدة مساحةٍ، وعلاقتها مع مربع سعة الموجة علاقةٌ طرديةٌ، حيث تزيد بزيادة السعة وتقلّ كلّما قلت، ووحدة شدة الصوت هي وات لكلّ وحدة مساحة مربعةٍ؛ لأنّ الوات هو وحدة جول لكلّ ثانية أي وحدة طاقة لكل ثانيةٍ، وبذلك تكون وحدة شدة الصوت هي: وات/م²2(W/m22)، والأذن البشرية لها القدرة على سماع الأصوات التي شدتها منخفضةٌ فتسمع حتى 1x10-12W/m22.

تسمع الأصوات ذات الشدة العالية أيضاً لكنها تسبّب مشاكل وعيوب في الأذن، والاتساع بين هاتين الشدين يصل إلى 1012 ترليون درجةٍ، وبسبب هذا الاتساع الكبير استخدم العلماء تدريجاً لوغاريتمياً لقياس شدّة الصوت عوضاً عن وحدة (وات/م²2) فاستخدموا وحدة البيل نسبةً للعالم جراهام بيل الذي اخترع الهاتف، وقسّموا هذه الوحدة على الرقم 10 لتصبح ديسيبيل، ويستخدم الديسيبل لمقارنة شدة الصوت وضغطه، استناداً إلى مستوياتٍ مرجعيةٍ ثابتةٍ، مثل 10-12ولط/ م²2 والذي يعادل صفراً من الديسيبل، وفي قياس ضغط الصوت نجد المرجعية الأكثر شيوعاً هي 2×10ـ5 باسكال.

الأذن البشرية السليمة لا تسمع الصوت الذي بمستوى عشرة ديسيبل إلا بصعوبةٍ كبيرةٍ، وفي الغرف الهادئة مثلاً يكون ضغط الصوت حوالي الأربعين ديسيبل ويكون مسموعاً، لكنه إذا ارتفع إلى السبعين ديسيبل سيكون مزعجاً كثيراً والسبب في ذلك أنّه يبث من الطاقة أكثر مما يبثه الصوت في مستوى الأربعين ديسيبلاً، ألف مرة.

سرعة الصوت

تختلف سرعة الصوت باختلاف الوسط الذي تنتشر به؛ فمثلاً أسرع ما يمكن تكون في الموادّ الصلبة ثم تقلّ في السوائل ثمّ تقلّ لتكون أقلّ ما يمكن في الغازات، وتتأثّر أيضاً بتغيّر درجة الحرارة.

• سرعته في الغازات: تعتمد سرعة الصوت في الغاز على نوعه ودرجة حرارته، حيث ترتفع السرعة كلّما ارتفعت الحرارة درجةٍ واحدةً بمقدار 0.61 م/ث ولحساب السرعة نستعمل العلاقة التالية:

• سرعته في السوائل : يكون انتشار الموجات الصوتية في السوائل أسرع منه في الغازات؛ لأن الجزيئات في السوائل متقاربةً أكثر منها في الغازات، ففي الماء الصافي تكون سرعة الصوت 1482 م/ث وهي ضعف لسرعته في الهواء بأربع مراتٍ.
• سرعته في المواد الصلبة : هنا تكون السرعة أكبر من السوائل وأكبر منها في الهواء بحوالي 17 مرةٍ؛ لأنّ المواد الصلبة تكون جزيئاتها متقاربةٌ لدرجة الالتصاق وهذا يزيد من السرعة.