גלי קול נוצרים בשל עלייה או ירידה בלחץ בנקודה או באזור מסוימים של חומר, הנקראת הפרעה. עלייה או ירידת לחץ זו נוצרת כאשר מולקולה אחת או יותר של החומר נדחפת/ות לכיוון מסוים ולכן מתקרבת ו"נלחצת" אל המולקולות הסמוכות באותו כיוון (מה שיוצר אזור דחוס או לחוץ יותר), ובאותו זמן מתרחקת או נמשכת מהמולקולות שבכיוון המנוגד (מה שיוצר אזור פחות לחוץ/דחוס או דליל יותר). בגלל שכל מולקולה קשורה בכוחות משיכה למולקולות שסביבה, נוצר "אפקט דומינו": כל מולקולה שנדחפת, נדחפת אל ודוחפת את המולקולות הבאות באותו כיוון, הן דוחפות את הבאות אחריהן וכך הלאה. מהצד השני, כל מולקולה שנמשכת, מושכת אחריה את המולקולות שמהן היא נמשכה, הן מושכות את הבאות לפניהן וכן הלאה. כך הפרעה בנקודה אחת מתפשטת בהכרח בחומר לכל הכיוונים כשהיא מועברת בין מולקולות סמוכות. כשהלחץ בנקודה מסוימת עובר הלאה, הוא מותיר מיד אחריו תת-לחץ באותה נקודה, ולהיפך. כך ההפרעה הופכת מנקודה לכדור מתפשט של לחץ גבוה ונמוך לסירוגין, הגורם לתווך לרעוד או לרטוט.
ההפרעה נוצרת על ידי מתן אנרגיה קינטית למולקולה אחת או יותר של התווך. אנרגיה זו יכולה להימסר על ידי אנרגיה קינטית אחרת (כלומר על ידי פגיעה של חומר אחד בחומר אחר), או על ידי אנרגיה אחרת. כאשר שני תווכים שונים או יותר (למשל מיתר מתכת, האוויר שסביבו, עור התוף של אוזן) נמצאים בסמוך זה לזה, גל הקול עובר מהאחד אל השני וממשיך להתפשט בו. אפשר לומר שהתווך הראשון יצר הפרעה בתווך השני, התווך השני יצר הפרעה בשלישי וכן הלאה. כך קורה שתווך מסוים מתווך את גל הקול בין התווך הקודם (שהפריע לו) לתווך הבא (שלו הוא מפריע). התופעה שבה שניים או יותר חומרים שאינם נוגעים זה בזה (למשל שני מיתרים בפסנתר, או מיתרי קול אנושיים וכוס זכוכית) מתווכים על ידי חומר שלישי שנמצא ביניהם (למשל אוויר), ולכן רועדים יחדיו עקב אותה ההפרעה, נקראת "הדהוד סימפתטי".
הקול הוא תופעה גלית, וככזה, מתאפיין בתדירות ,במהירות ובמשרעת (אמפליטודה). המשרעת היא העוצמה של לחץ גל הקול המשתנה בתוך הגל, או או המרחק בין שיא הלחץ לשיא תת-הלחץ. עוצמת הקול נמדדת בדציבלים (שהוא יחס לוגריתמי, ובמילים אחרות, אינו יחס ישיר).
מהירות הקול - מהירות הקול תלויה בגורמים רבים, ביניהם סוג, טמפרטורה ולחץ התווך. למשל, גלי קול עוברים דרך האוויר במהירות שונה מאשר דרך מים. באוויר, ביום יבש בו הטמפ' היא 20 מעלות, מהירות הקול היא 343 מטרים לשנייה, או כ-1250 קמ"ש.
מהירות הקול איטית מאוד יחסית למהירות האור. הבדל זה מסביר לדוגמה את פער הזמנים בין ראיית הברק לבין שמיעת הרעם, למרות שהם נוצרים באותו רגע.
תדירות גל הקול היא מספר הרעידות, כלומר מספר הפעמים שהתווך מגיע לשיא הלחץ או לשיא תת-הלחץ בפרק זמן נתון. התדירות נמדדת בהרץ (מספר רעידות בשנייה). האוזן האנושית מסוגלת להבחין בגלי קול שתדירותם היא בטווח שבין 20 לכ-20,000 הרץ. בעלי חיים שונים מסוגלים להבחין בטווחים שונים של תדירות קול.
אין תגובות:
הוסף רשומת תגובה