מהו צליל? (אילוסטרציה: Shuttesrtock)

לכתבה הקודמת לכתבה הבאה

בקול רם

אנו מוּקָּפִים בצלילים כל חיינו, אז הגיע הזמן להבין איך הם נוצרים ולמה הכלב שלכם שומע דברים שאתם לא

הירשמו לאתר שלנו

קבלו מגזין דיגיטלי במתנה

הירשמו לניוזלטרים

ערכת טבחות במתנה

אנחנו כל היום מַשְׁמִיעִים צלילים: מְדַבְּרִים עם החברים שלנו, צועקים משמחה, מְזַמְזְמִים איזה שיר חדש שהורדנו לאַיי-פּוֹד, מְסַפְּרִים לאבא איך היה בבית הספר, קוראים לכלבה שברחה בַּגִינָּה... הפעולות האלה נִתְפָּסוֹת כדבר מובן מאליו. אנחנו לא מוּדָעִים למנגנונים המוּפְעָלִים כשאנחנו משמיעים קול, ועוד יותר מכך איננו מודעים למנגנונים באוזניים ובמוח המופעלים לְשֵׁם פִּעְנוּחַ ושמיעת קול. במדור הפעם נִתְמַקֵּד ביצירתו של הקול ונַדְגִּים זאת בשני ניסויים פשוטים.

אז מהו בעצם קול? מדובר בסוּג של גל, כלומר הַפְרָעָה שנגרמת בחומר כלשהו ומִתְקַדֶּמֶת בתוכו. החומר שבו נעים גלי הקול קרוי תָּוֶוךְ. זה יכול להיות חומר בכל אחד משלושת מַצְּבֵי הַצְּבִירָה: גז, נוזל או מוצק. צעקה שאנחנו משמיעים בַּחֲלַל הַחֶדֶר היא הפרעה שמתקדמת בתוך האוויר - חומר במצב צְּבִירָה של גז. גם במים אפשר לִשְׁמוֹעַ צלילים, כפי שיודע כל מי שהִכְנִיס את ראשו לתוך המים בבריכה, ודּוֹלְפִינִים משתמשים בתְּכוּנָה הזו של המים על מנת לְפַטְפֵּט זה עם זה. ומה לגבי מוּצָקִים? כשאמא דּוֹפֶקֶת על דלת החדר שלכם, זו דוגמה טובה לגלי קול שעוֹבְרִים דרך מוצק, במקרה זה הדלת, ואחר כך דרך האוויר בחדר. בְּרִיק, לעומת זאת, לא ניתן לשמוע קולות. כדאי שתִּזְכְּרוּ את זה, אם יום אחד תהיו אַסְטְרוֹנָאוּטִים ותגיעו לחלל החִיצוֹן...

גלי הקול נוצרים על ידי תנועה מְהִירָה של גוף כלשהו: אלה יכולים להיות מֵיתְרֵי הקול שלנו ושל בעלי החיים, מנוע שחֲלָקָיו רועדים ומשמיעים צליל, כנפי ציפור שנוֹצוֹתֶיהָ נעות, יְרִיעַת העור המתוחה על פניו של התוף או פיצוץ חומר נפץ המַרְעִיד את מולקולות האוויר בעוצמה רבה.

גל הקול שנוֹצַר מתקדם בתוך החומר בצורה המזכירה מַפּוֹלֶת של קוביות דּוֹמִינוֹ. המדענים בודקים את תְּדִירוּתוֹ של הגל הזה, כלומר כמה פְּעָמִים בשנייה הוא עולה ויורד. קל להבין מה זה תֶּדֶר בעזרת גלים מסוג אחר – גלי ים. נניח שאנחנו עומדים על מָצוֹף בלב ים שעולה ויורד בגלל הגלים. מספר הפְּעָמִים בשנייה שהמצוף מגיע לְשִׂיא הַגוֹבַה הוא התדר של גלי הים. באותו אופן, מספר הרעידות בשנייה של מיתרי הקול קוֹבֵעַ את התדר של גלי הקול שאנו מְפִיקִים.

התדירות נִמְדֶּדֶת ביחידות הקרויות הֶרְץ, כלומר תנודות בשנייה. יְצוּרִים חיים שונים יכולים לשמוע צלילים בתדירויות שונות, והדוגמה הטובה ביותר היא דווקא הכלב שלכם. ראיתם פעם מְאַלֵּף כלבים השורק לכלב במַשְׁרוֹקִית מיוחדת? הכלב מֵגִיב מיד לשריקה, אבל אתם לא שְׁמַעְתֶּם דבר! זה קורה מפני שהמשרוקית הזו מַשְׁמִיעָה צליל שהתדר שלו גבוה יותר ממה שהאוזן האֱנוֹשִׁית  מסוגלת לקלוט.

בני האדם ישמעו צלילים בִּטְוָוח של 20עד 20אלף הרץ, כל מה שנִמְצָא מעל לטווח הזה נקרא עַל-שֵׁמַע (אוּלְטְרָה-סָאוּנְד) ומה שמתחתיו תַּת- שֵׁמַע (אִינְפְרָה-סָאוּנְד). עֲטַלֵּפִים, למשל, מְפִיקִים ושומעים צלילים שתדירותם גבוהה מזו של בני האדם, ואילו שְׁמִיעָתָם של לווייתנים, נחשים, ג'ירפות ופילים מִתְמַקֶּדֶת בצלילים בתדרים נמוכים. אגב, יְכוֹלֶת השמיעה של התדרים הגבוהים יורדת עם הגִיל, לכן יש סיכוי טוב שאתם יכולים לשמוע צלילים מְסוּיָמִים שההורים שלכם בכלל לא מוּדָעִים לקיומם.

עוֹצְמַת הקול, כמה הוא חזק, נמדדת ביחידות הקרויות דֶּצִיבֶּל. העוצמה יורדת ככל שמקור הקול מְרוּחָק, מפני שממש כמו גלי האור היוצאים ממְנוֹרָה כך גלי הקול נֶחְלָשִׁים כשאנחנו מתרחקים מנקודת המוֹצָא שלהם. טווח השמיעה הרגיל של בני האדם הוא 0עד 120דציבל – מִתַּחַת לזה לא נשמע דבר, ומעל לטווח עלול לְהִיגָרֵם לנו נזק קָבוּעַ לשמיעה. גם מהירותו של הקול ניתנת לִמְדִידָה, ובאוויר היא עומדת על מעט יותר מ-1,200קילומטריםבשעה. במוצקים ובנוזלים מהירות הקול בדרך כלל גבוהה יותר.

ניסוי 1 - תִּזְמוֹרֶת המטבח

חומרים

• כּוֹסִית יין
• יין, מים או מיץ

מה עושים?

1. שוטפים היטב את הידיים במים וסבון ומְנַגְּבִים היטב. שטיפת הידיים נועדה להסיר מקְצוֹת האצבעות שַׁמְנוּנִיּוּת מיותרת העלולה להפריע למַהֲלָךְ הניסוי.
2. מניחים את כוסית היין על מִשְׁטָח ישר, ומוזגים לתוכה נוזל עד למחצית גוֹבְהָהּ.
3. טובלים את האצבע בתוך הנוזל.
4. מעבירים את האצבע על שְׂפַת הכוס בצורה איטית עד לשמיעת צליל.

הסבר:

חִיכּוּךְ האצבע הלחה על הזכוכית גורם לדָּפְנוֹת הכוס לרעוד, ובעקבות כך נוצרת הַפְרָעָה באוויר הסוֹבֵב אותה. כך נוצרים גלי קול. הֲזָזַת האצבע במעגלים תפיק צליל מִתְמַשֵּׁךְ בעל תדר קבוע. אם תְּשַׁנּוּ את כמות המים בכוסית היין תוכלו לשמוע צלילים בִּגְבָהִים שונים, כלומר לְשַׁנּוֹת את התדר. והנה הצעה לניסוי נוסף: הַצִּיבוּ כמה כוסות יין או כוסות אֲחֵרוֹת בעלות דפנות דקות ומַלְּאוּ אותן בכמויות שונות של נוזל. תקבלו סִימְפוֹנְיָה של צלילים שאתם מפיקים בעצמכם!

ניסוי 2 - הנייר המְזַמֵּר

חומרים

• דף נייר בגודל 15X15סנטימטרים
• סכין יפני
• מִשְׁטָח חיתוך
• עיפרון
• נייר דבק

מה עושים?

1. מְנִיחִים את דף הנייר על גבי משטח חיתוך, ובאמצעות סכין יפני חוֹתְכִים את אחת הפינות.
2. בקצה הנֶגְדִּי חותכים שני חֲתָכִים מבחוץ כלפי פנימה, ומשאירים כסנטימטר אחד בין שניהם.
3. מניחים עיפרון על אחד הקְצָווֹת שאינם חתוכים, ומגלגלים את הנייר אל הקצה השני שגם הוא אינו חתוך. מִתְקַבֵּל גליל נייר שבקצהו משולש.
4. מוציאים את העיפרון מתוך גליל הנייר ומדביקים את קָצֵהוּ בפיסת נייר דבק, ואז מַצְמִידִים את המשולש אל הפתח.
5. מניחים את הגליל על השפתיים ושׁוֹאֲפִים אוויר דרכו.

הסבר:

שְׁאִיפַת האוויר דרך הגליל שנוצר גורמת להַרְעָדַת הנייר בִּקְצֵה הגליל. הרעידה של הנייר גורמת לאוויר הזוֹרֵם מעל לנייר לרעוד וכך נוצרים גלי קול. הצליל ששומעים יהיה נמוך יַחֲסִית. הוא נקבע על ידי גודל הנייר המִתְנַדְנֵד, אך ניתן לִשְׁלוֹט בו מעט גם בעזרת שינוי צורת שאיפת האוויר. אוֹפֶן הפעולה של מַפּוּחִית הַפֶּה דומה מאוד לפעולתו של הנייר המזמר שבָּנִינוּ. בתוך המפוחית יש לְשׁוֹנִיּוֹת קטנות, שמתנדנדות כששואפים אוויר דרך המפוחית או נושפים אוויר לתוכה ומְנִיעוֹת את האוויר הזורם.

תגובות

טוען הודעות