الصوتيات (علم-)

صوتيات (علم)

Acoustics - Acoustique

الصوتيات (علم ـ)

يستخدم لفظ الصوتيات acoustics للدلالة على علم الصوت عموماً، إلا أنه شاع استخدامه للدلالة على فرع علمي خاص يعالج الصوتيات المعمارية architectural acoustics الذي يُعنى ببناء المساحات المغلقة، بحيث تحسِّن من سماع الكلام وفهمه، أو الاستمتاع بالموسيقى.

لم تُدرس صوتيات البناء حتى وقت قريب. ولقد تقدم المعماري الروماني ماركُس بوليو Marcus Pollio، الذي عاش في القرن الأول قبل الميلاد، ببعض الملاحظات ذات الصلة بالموضوع والمرتبطة بالمساحات التي تخلو من الأعمدة، حيث أشار إلى ظاهرة ترداد الصوت أو ارتجاعه reverberation إضافة إلى تداخله interference. إلا أن الدراسة العلمية لهذه الأمور تمت على يد الفيزيائي الأمريكي جوزيف هنري Joseph Henry عام 1856، وتبعه الفيزيائي الأمريكي والاس سابين Wallace Sabine عام 1900 الذي تعمق في هذه الدراسة.

على التصميم المعماري أن يأخذ في الحسبان الخصائص الفيزيولوجية لحاسة السمع إضافة إلى أمور نفسية، فالأصوات غير المألوفة تبدو غير طبيعية، والأصوات الصادرة في غرفة عادية ينتابها تعديل نتيجة ارتدادها وانعكاسها على الجدران وعلى أثاث الغرفة، ولذا يُعمد إلى جعل (ستوديو) البث الإذاعي متميزاً بدرجة محددة من الارتدادية لضمان استعادته طبيعياً. ولتحقيق مواصفات صوتية ملائمة يُلجأ إلى تصميم الغرف بحيث تؤمن انعكاسات محدودة للصوت، وبحيث تنعدم الارتدادات المفرطة عند أي من التواترات الصوتية، إضافة إلى أصداء بعض هذه التواترات والتداخلات الصوتية والتشوُّهات.

يُطلق على الزمن اللازم للصوت حتى تنخفض شدته الأصلية مليون مرة اسم زمن الترداد reverberation time. ولا شك في أن زيادة محسوسة في زمن الترداد يحسِّن من الأداء الصوتي، وخاصة في الاستماع للألحان الموسيقية، كما أن صوتاً جَهْوَرياً ينبغي أن يكون مسموعاً في مسرح لمدة ثانية أو ثانيتين بعد انقطاعه، ثم إن زمن ترداد أقصى من ذلك يكون مرغوباً في منزل خاص.

الشكل (1) استخدام سقوف مقعرة أو عواكس مناسبة لتأمين سماع جيد للحضور كافة

يلجأ المهندسون المعماريون، لاستخدام نوعين من المواد لتعديل زمن الترداد؛ وهي مواد ماصة أو مواد عازلة تكسى بهما السقوف والجدران والأرضيات، فالمواد الخفيفة كالفلين واللباد تمتص معظم الطاقة الصوتية التي ترد عليها، في حين تعكس في الوقت ذاته بعض الأصوات ذات التواترات المنخفضة. وتعكس المواد القاسية والملساء كالرخام والسطوح المعدنية معظم الأمواج الصوتية التي ترد عليها. كما تختلف الخصائص الصوتية لمسرح كبير اختلافاً جذرياً فيما لو كان غاصاً بالمستمعين أو خالياً منهم. فالمقاعد الفارغة تعكس الأمواج الصوتية، في حين يمتص الحضور هذه الأمواج.

من الممكن تحقيق مواصفات صوتية مقبولة في غرفة إذا حققنا فيها توازناً بين السطوح العاكسة والسطوح الماصة. ويمكن أن تحدث غالباً أصداء غير مرغوب فيها في غرفة تحقق زمن ترداد ملائم إذا جعل سقف الغرفة مقعراً وعاكساً بدرجة عالية؛ ففي حالة كهذه يمكن تركيز الصوت في نقطة محددة، مما يجعل المواصفات الصوتية للغرفة سيئة في تلك النقطة بالذات. وبالمثل فإن ممراً طويلاً بين جدارين مصقولين يمكنه أن يحول دون انتشار الصوت بفعل الانعكاس المتكرر له، وأن يسبب أصداء غير مرغوب فيها، حتى عندما يكون الامتصاص الكلي للأمواج كافياً. كما ينبغي بذل عناية خاصة لتجنب حدوث تداخل بين الأمواج الصوتية. ويحدث التداخل إذا كان هناك فرق في المسير بين الصوت المباشر والصوت المنعكس، الأمر الذي تنشأ عنه بقع ميتة dead spots، ينعدم عندها سماع تواترات محددة.

ثمة أمر آخر مهم يتعلق بالصوتيات في غرفة يرتبط بعزل الغرفة عن أصوات غير مرغوب فيها، ويتحقق ذلك بإحكام إغلاق الفتحات التي يمكن للصوت أن يتسرب منها، وباستخدام جدران سميكة، إضافة إلى بناء عدة جدران منفصلة معزولة بعضها عن بعض.

يستخدم العلماء مقاييس لتحديد سوية شدة الصوت sound level meters بهدف تقييم الخصائص الصوتية للغرف، إضافة إلى غرف عديمة الصدى anechoic chambers يجري فيها امتصاص الأمواج الصوتية بفضل أوتاد مغروزة في جدرانها. يقيس مقياس سوية شدة الصوت جهارة الصوت، أي معدل تدفق الطاقة الصوتية عبره، ويعطي الناتج بواحدة الديسيبل (dB) وهي واحدة لوغاريتمية. ففي غرفة هادئة يشير مقياس كهذا إلى 38ديسيبل، ويشير إلى 70ديسيبل إذا ساد الجو محادثة عادية، في حين يدل على 120ديسيبل إذا تعرض لصوت صفارة إنذار بغارة جوية.

وتجهز المسارح والقاعات عادة بسطوح عاكسة وأخرى ماصة، بهدف تحسين سماع الأصوات والأنغام الموسيقية من قبل الحضور، وذلك بهدف تحقيق زمن ترداد ملائم، وتجنب حدوث تداخلات بين الأمواج الصوتية تقود إلى وجود بقع ميتة فيه.

ويظهر في الشكل (1) نموذجان من عواكس للأمواج الصوتية لتأمين سماع جيد للحضور كافة في مسرح ضخم أو صالة لسماع الموسيقى.

أحمد حصري

التداخل ـ الصدى ـ الصوت.

- Understanding Science, Sampson Publication No.31.(Great Britain).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الثاني عشر

رقم الصفحة ضمن المجلد : 275

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية