الرئيسية جزائر مجتمع مغاربي شرق أوسط افريقي دولي الاقتصاد تكنولوجيا معلوماتية علوم صحة ثقافة رياضة فرنسية
ماذا تسمع تحت الماء؟Algerian Reporters:ماذا تسمع تحت الماء؟

ماذا تسمع تحت الماء؟

ماذا

المفاهيم الأساسية

علم الفيزياء

الصوت

الأمواج

علم الأحياء

مقدمة

هل سبق لك أن استمعت إلى الضوضاء تحت الماء؟ ينتقل الصوت في الماء بطريقة مختلفة عن انتقاله في الهواء. لمعرفة المزيد، حاول أن تصنع ضوضاء تحت الماء وأن تُنصت بعناية.

معلومات أساسية

الصوت موجة تصنعها الاهتزازات. تخلق هذه الاهتزازات مناطق تحتوي على جزيئات على نحو أكثر كثافةً وأقل كثافة. ومن ثم يحتاج الصوت إلى وسيط للانتقال، كالهواء أو الماء أو حتى المواد الصلبة.

تنتقل الموجات الصوتية على نحوٍ أسرع في المواد الأكثر كثافة؛ لأن الجزيئات المتجاورة سيتصادم بعضها ببعض بسهولة. لنأخذ الماء كمثال. إن عدد الجزيئات الموجودة في زجاجة مملوءة بالماء يعدل نحو 800 ضِعف عدد الجزيئات الموجودة في الزجاجة نفسها وهي مملوءة بالهواء. ومن ثم تنتقل الموجات الصوتية في الماء أسرع بكثير من انتقالها في الهواء. ففي المياه العذبة في درجة حرارة الغرفة، على سبيل المثال، ينتقل الصوت بمعدل أسرع بنحو 4.3 أضعاف انتقاله في الهواء في درجة الحرارة نفسها.

سرعان ما يصبح الصوت الذي ينتقل عبر الهواء أقل علوًّا كلما ابتعدت عن مصدره، وذلك لأن طاقة الموجات سرعان ما تُفقد تدريجيًّا. ويحتفظ الصوت بطاقته لفترة أطول عند الانتقال عبر الماء؛ لأن الجزيئات يمكنها حمل الموجات الصوتية على نحوٍ أفضل. فعلى سبيل المثال، في المحيط، يمكن لصوت الحوت الأحدب أن ينتقل عبر آلاف الأميال!

تبدو الموجات الصوتية تحت الماء التي تصل إلينا بوتيرة أسرع وتحافظ على شدتها لمدة أطول وكأنها لا بد أن تجعلنا نشعر بأن هذه الأصوات أعلى عندما نكون تحت الماء أيضًا. لكن الأذن البشرية تطورت لسماع الصوت في الهواء، وهي لا تكون مفيدةً بالقدر نفسه عند غمرها في الماء. ورأسنا ذاته غني بأنسجة تحتوي على الماء ويمكنه أن ينقل الموجات الصوتية عندما نكون تحت الماء. وعندما يحدث هذا، تتجاوز الاهتزازات طبلة الأذن، وهي جزء الأذن الذي تطور لالتقاط الموجات الصوتية في الهواء.

يتفاعل الصوت أيضًا مع الحدود بين وسيطين مختلفين، مثل سطح الماء. فعلى سبيل المثال، يعكس الحد بين الماء والهواء جميع الأصوات تقريبًا في الماء. كيف ستؤثر كل هذه الديناميات على كيفية إحساسنا بالأصوات تحت الماء؟ جرِّب هذا النشاط لتعرف بنفسك!

المواد المستخدمة

  • حوض استحمام أو حمام سباحة (يمكن أيضًا استخدام دلو كبير جدًّا).
  • ماء.
  • أداتان من أدوات المطبخ مصنوعتان من الفولاذ المقاوم للصدأ (على سبيل المثال، ملعقتان أو ملقطان).
  • أداتان بلاستيكيتان من أدوات المطبخ.
  • كرة صغيرة.
  • منشفة.
  • شخص بالغ للمساعدة.
  • مكان ليس هناك مشكلة في أن يصيبه البلل (إذا لم تكن تُجري هذا النشاط في حمام السباحة).
  • قطعة قماش لتنظيف المياه المنسكبة (إذا لم تكن تُجري هذا النشاط في حمام السباحة).
  • مواد أخرى لصنع أصوات تحت الماء (اختياري).
  • إمكانية استخدام حمام السباحة (اختياري).
  • إمكانية الاتصال بالإنترنت (اختياري).

التحضير

  • املأ حوض الاستحمام بالماء الفاتر -أو اتجه إلى حمام السباحة- وأحضر مساعدك البالغ والمواد الأخرى.

الطريقة

  • اطلب من مساعدك أن يقرع الأداتين المصنوعتين من الفولاذ المقاوم للصدأ معًا، واستمع. بماذا تصف الصوت الناتج؟
  • بعد لحظة، سيقرع مساعدك الأداتين معًا تحت الماء. هل تعتقد أنك ستسمع الصوت نفسه؟
  • اطلب من مساعدك أن يقرع الأداتين معًا تحت الماء، واستمع. هل يبدو الصوت أعلى أم أكثر انخفاضًا؟ هل ما تسمعه مختلف بطريقةٍ ما أو بأخرى أيضًا؟
  • اغمر أذنًا واحدة في الماء، واطلب من مساعدك أن يقرع الأداتين معًا تحت الماء، واستمع. بماذا تصف هذا الصوت؟
  • اطلب من مساعدك أن يقرع الأداتين معًا تحت الماء بعد أن تغمر رأسك بوقت قصير. خذ نفسًا عميقًا، وأغمض عينيك واغمر رأسك تمامًا أو بالقدر الذي يُشعرك بالراحة. استمع بينما تحبس أنفاسك تحت الماء (ارفع رأسك عندما تحتاج أن تتنفس!). هل يبدو الصوت أعلى أم أكثر انخفاضًا؟ هل يبدو مختلفًا  بطريقةٍ ما أو بأخرى؟
  • كرِّر هذه الخطوة، ولكن اطلب من مساعدك في هذه المرة استخدام أداتين بلاستيكيتين يقرعهما معًا.
  • كرِّر العملية مرةً أخرى، لكن هذه المرة استمع إلى صوت كرة صغيرة تُلقى في الماء. هل يتغير صوت الكرة التي تسقط في الماء عند الاستماع إليه من خارج الماء وتحت الماء؟ هل يتغير إحساسك بهذا الصوت؟ لماذا يمكن أن يحدث هذا؟
  • بدِّل الأدوار، اجعل مساعدك يستمع بينما أنت تصنع الأصوات.
  • ناقش النتائج التي جمعتها. هل هناك نمط يظهر؟ هل يمكن أن تستنتج شيئًا بشأن كيفية إحساس البشر بالأصوات عندما يكونون تحت الماء؟
  • نشاط إضافي: جرِّب المزيد من أنواع الأصوات: الأصوات الخافتة والمرتفعة، الأصوات الحادة والعميقة. هل تستطيع أن تجد المزيد من الأنماط؟
  • نشاط إضافي: لمعرفة ما الذي يلتقط موجة الصوت عندما تغمر رأسك في الماء، استخدم أصابعك لسد أذنيك أو استخدم سدادات الأذن عند غمر رأسك. كيف يتغير الصوت عند سد قناة الأذن تحت الماء؟ هل يحدث الشيء نفسه عندما تسد قناة أذنك عندما يكون رأسك خارج الماء؟ إذا لم يحدث ذلك، فما سبب الاختلاف؟
  • نشاط إضافي: اذهب إلى حمام السباحة واستمع إلى صوت شخص يقفز في الماء. قارن بين إحساسك بالصوت عندما تكون تحت سطح الماء مع إحساسك به عندما يكون رأسك خارج الماء. كيف يتغير إحساسك بالصوت؟ أغمض عينيك. هل يمكنك معرفة أين قفز الشخص إلى الماء عند يكون رأسك مغمورًا تحت سطح الماء؟ هل يمكنك معرفة مكانه عندما يكون رأسك خارج الماء؟
  • نشاط إضافي: اقرأ لتعرف المزيد عن أصوات أمواج المحيطات وكيف تؤثر الأصوات الناتجة عن النشاط البشري على الحيوانات المائية.

المشاهدات والنتائج

هل كان الصوت أكثر خفوتًا عندما صدر تحت الماء واستمعت له عندما كان رأسك فوق سطح الماء؟ هل بدا مكتومًا عندما غمرت أذنًا واحدة؟ وهل كان أكثر غلظةً عندما غمرت رأسك؟

ينتقل الصوت على نحو أسرع في الماء مقارنةً بالهواء؛ لأن جزيئات الماء تكون محتشدة بكثافة أكبر. وبالتالي، فإن الطاقة التي تحملها الموجات الصوتية تُنقل على نحو أسرع. وهذا من شأنه أن يجعل الصوت يبدو أعلى. مع ذلك، من المحتمل أنك أحسست بأن الصوت أكثر خفوتًا عندما لم يكن رأسك مغمورًا في الماء، لأن سطح الماء يشبه إلى حدٍّ بعيد مرآةً بالنسبة للصوت الذي أحدثته. ومن المرجح أن ينعكس الصوت انعكاسًا يكاد يكون تامًّا مرةً أخرى نحو الماء بمجرد وصوله إلى السطح.

عندما غمرت أذنًا واحدةً فقط في الماء، ربما بدا الصوت مكتومًا. يحدث هذا لأن الأذن البشرية ليست بارعةً في التقاط الصوت تحت الماء؛ فرغم كل شيء، تطورت هذه الأذن لالتقاط الصوت في الهواء.

عندما غمرت رأسك، بدا الصوت أكثر غلظةً على الأرجح؛ ذلك لأن رأسنا يحتوي على الكثير من الماء، وهو يتيح للأنسجة التقاط الصوت تحت الماء دون الاعتماد على طبلة الأذن. كما أن ذلك يفسر السبب وراء عدم إحساسك بأي فرق تقريبًا في الصوت الذي تلتقطه وأنت تحت الماء عندما سددت قناة أذنك.

إذا حاولت اكتشاف مصدر الصوت وأنت مغمورٌ في الماء، فالأرجح أنك ستجد صعوبةً في ذلك. فالمخ البشري يستخدم الفرق في شدة الصوت وتوقيت الصوت الذي ترصده كل أذن كدليل لاستنتاج مصدر الصوت. ولأن الصوت ينتقل على نحو أسرع تحت الماء، ولأنك تلتقط الصوت برأسك بأكمله عندما يكون مغمورًا تحت الماء، يفقد عقلك الدليل الذي عادةً ما يساعدك في تحديد مصدر الصوت.

More to Explore
Discovery of Sound in the Sea, from the University of Rhode Island and the Inner Space Center
Can You Hear Sounds in Outer Space?, from Science Buddies
Talk through a String Telephone, from Scientific American
Sound Localization, from Science Buddies 
Ears: Do Their Design, Size and Shape Matter?, from Scientific American
STEM Activities for Kids, from Science Buddies 

This activity brought to you in partnership with Science Buddies

Science Buddies

القراءة من المصدر

الاشتراك في الخدمة البريدية اليومية

اخر الاخبار في بريدك الالكتروني كل يوم

إقرأ أيضا