حدة الصوت وشدته
عندما نقول إن صوتًا ما «منخفض النغمة» أو «مرتفع النغمة»، فإننا نشير إلى حدة الصوت. وتختلف حدة الصوت تمامًا عن شدته.
تعتمد حدة الصوت على عدد الاهتزازات التي تحدثها الموجة الصوتية في الثانية الواحدة. وكلما زاد التردد، أصبحت نغمة الصوت أكثر حدة. في آلة البيانو، تصبح الأصوات أكثر حدة كلما انتقلنا إلى المفاتيح الموجودة جهة اليمين. وفي الآلات الوترية، كلما كان الوتر أرفع وأكثر شدًا، كانت النغمة الناتجة أكثر حدة.
من ناحية أخرى، ترتبط شدة الصوت بسعة الاهتزاز. فعندما نقول إن الصوت «قوي»، فهذا يعني أن سعة الاهتزاز كبيرة. ولا تعتمد شدة الصوت على التردد المذكور سابقًا.
على سبيل المثال، إذا ثبتنا طرفي شريط مطاطي وسحبنا منتصفه ثم تركناه، فسيهتز الشريط ويصدر صوتًا. وكلما سحبنا الشريط بقوة أكبر، زادت شدة الصوت الناتج. ولكن سحبه بقوة أكبر لا يجعل النغمة أكثر حدة. وبالمثل، عند ضرب الطبل، كلما كانت الضربة أقوى، زادت سعة الاهتزاز وأصبح الصوت أعلى شدة. ومع ذلك، فإن زيادة قوة الضربة لا تغير حدة الصوت بشكل ملحوظ.
الترددات المسموعة والموجات فوق الصوتية
هناك حدود لترددات الأصوات التي يستطيع الإنسان سماعها. فعادةً ما يستطيع الإنسان سماع الأصوات التي تتراوح تردداتها بين 20 هرتز و20 كيلوهرتز. ويُسمى هذا النطاق «نطاق الترددات المسموعة». أما الأصوات التي تقع تردداتها خارج هذا النطاق، فيصعب على الإنسان سماعها.
ومع التقدم في العمر، تتناقص قدرتنا تدريجيًا على سماع الأصوات ذات الترددات العالية. ويرجع ذلك أساسًا إلى شيخوخة أعضاء السمع وفقدان بعض أجزائها لمرونتها.
تُسمى الأصوات التي تزيد تردداتها على 20 كيلوهرتز «الموجات فوق الصوتية». ولا يستطيع الإنسان عادةً سماع هذه الموجات. ومن المعروف أن الخفافيش تستطيع إصدار الموجات فوق الصوتية واستقبالها. إذ يصدر الخفاش موجات فوق صوتية، ثم يستمع إلى صداها المرتد ليحدد المسافة بينه وبين جدران الكهف. وبالمثل، تُزوَّد بعض السيارات بمستشعرات فوق صوتية في المصد الخلفي، حيث تقيس المسافة إلى العوائق أثناء الرجوع إلى الخلف وتصدر صوتًا تحذيريًا قبل الاصطدام بها.