زنبرك مضاد للصوت


زنبرك مضاد للصوت

أرسل موجات عبر زنبرك لمشاهدتها تنتقل وتتفاعل.

في هذا الاستكشاف البسيط، يعمل سلك الهاتف الملفوف على إبطاء حركة الموجة حتى تتمكن من رؤية كيف تنتقل نبضة واحدة وما يحدث عندما تلتقي نبضتان من الموجات المتنقلة في المنتصف.

الأدوات والخامات

 

  • سلك هاتف ملفوف بطول 25 قدمًا (7.5 مترات).
  • كوب ورقي خفيف الوزن أو كوب من الفوم البلاستيكي.
  • شريط لاصق عرضه نصف بوصة (1.25 سم).
  • صديق أو اثنان (قد ترغب في أن يكون هناك شخص ثالث متاح للمساعدة في إعداد الكوب).

التجميع

​لا حاجة لذلك.


 

ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟

أولًا، اعمل نبضة واحدة: اجعل شريكك يمسك أحد طرفي سلك الهاتف أو يثبته بإحكام في مكانه على ارتفاع الخصر تقريبًا. مد السلك بحيث تكون على بعد 12 قدمًا (4 أمتار) من شريكك، ثم حرك اليد التي تمسك السلك سريعًا إلى اليمين بمقدار يد واحدة، ثم أعدها على الفور مرة أخرى لتطلق نبضة متنقلة. لاحظ أن نبضة يمنى تنتقل عبر السلك، ولكن نبضة يسرى تعود بعد ارتدادها عن الطرف البعيد من السلك.

إذا كنت تواجه مشكلة في رؤية أن النبض ينعكس عند انعكاسه، فاضبط السلك على الأرض ومده إلى 12 قدمًا (4 أمتار). ارسم خطًّا مستقيمًا على الأرض تحت السلك باستخدام شريط لاصق. سيكون اتجاه حركة النبضات أكثر وضوحًا عند مقارنتها بالشريط المرجعي.

إذا لم يكن موجودًا بالفعل، اضبط السلك على الأرض ومدُّه إلى 12 قدمًا (4 أمتار). ضع ورقة فارغة أو كوبًا بلاستيكيًّا بجانب منتصف السلك. مرة أخرى، أرسل نبضة واحدة عبر السلك، وتأكد من تحريك يدك إلى الجانب الذي يوجد فيه الكوب عند عمل النبضة. يجب أن يضرب السلك الكوب ويوقعه.

الآن اصنع نبضتين وأضفهما معًا: هذه المرة، ستطلق أنت وشريكك نبضات متنقلة.

أبقِ السلك على الأرض كما كان من قبل، مشدودًا بينك وبين شريكك. ثم ضع الكوب مرة أخرى عند منتصف السلك المشدود. أولًا، يجب أن ترسل أنت وشريكك موجات عبر السلك. يجب أن تكون النبضتان في اتجاه الجانب الذي يوجد عليه الكوب. لاحظ أنه عندما تلتقي النبضتان في المنتصف، تكون النتيجة موجة أكبر تسقط الكوب. حددا توقيت نبضاتكما بعناية حتى تصلا إلى مركز السلك في الوقت نفسه.

ضع الكوب مرة أخرى في المكان نفسه.

هذه المرة، يجب أن ترسل أنت وشريكك موجات عبر السلك في اتجاهين متعاكسين: بينما ترسل نبضًا على الجانب نفسه للكوب، اطلب من شريكك إرسال نبضة متطابقة على الجانب البعيد عن الكوب. ستصل النبضات إلى المركز في الوقت نفسه. النبض الأيمن سيضيف إلى النبض الأيسر ويلغيه. سيكون مجموع الموجات صفرًا. ستفوت الموجات الكأس وسيبقى قائمًا.


 

ما الذي يحدث؟

تتجمع النبضات الموجودة على السلك معًا أثناء مرورها بعضها عبر بعض.

تمامًا مثل الموجات الموجودة على السلك، يمكن أن تجتمع موجتان صوتيتان معًا لجعل الصوت أعلى، أو يمكنهما إلغاء بعضهما بعضًا لجعل الأصوات تنحسر. الأصوات التي تلغي الأصوات الأخرى تسمى الأصوات المضادة.


 

المضي قدمًا

في قصة قصيرة عام 1957، تخيل مؤلف الخيال العلمي وعالم المستقبل السير آرثر سي كلارك (1917-2008؛ مخترع قمر الاتصالات الاصطناعي ومؤلف «2001: ملحمة فضائية» 2001: A Space Odyssey) آلة يمكن أن تنشئ صمتًا في مجتمع الأوبرا المجنون عن طريق إضافة انعكاس الموجات الصوتية على الضجيج غير المرغوب فيه، ومن ثم إلغاء الضوضاء. وفي أواخر ثمانينيات القرن الماضي، طورت شركة بوز Bose Corporation نظامًا لإلغاء الصوت؛ حيث صنعت سماعات رأس خاصة لطياري طائرة فوياجر Voyager الصاخبة، وهي أول طائرة تطير حول العالم دون التزود بالوقود. اليوم، تُستخدم تقنية إلغاء الصوت في الإلكترونيات الشخصية، وكذلك في التطبيقات التجارية والعسكرية.


 

Exploratorium, 2022 

by the Exploratorium 2022 ©