المفاهيم الرئيسية
الفيزياء
الموجات الصوتية
التردد
درجة حدة الصوت

المقدمة
هل تعلم أن الجيتار الذي نراه اليوم هو آلة يعود تاريخها إلى ما يزيد على 4,000 عام؟ نُشرت أول نوتة موسيقية مكتوبة للجيتار في القرن السادس عشر، في وقت كانت فيه أوتار الجيتار لا تزال تُصنع من أمعاء الحيوانات! وبالرغم من أن آلات الجيتار لها تاريخ طويل، إلا أنها لا تزال تتمتع بشعبية واسعة في موسيقى العصر الحديث. هل تساءلت من قبل كيف تُصدر آلات الجيتار الموسيقى التي تسمعها كل يوم؟ في هذا النشاط سوف نصنع آلات الجيتار الخاصة بنا، ونختبر الأصوات المختلفة التي يمكننا أن ننتجها.

معلومات أساسية

تنتقل الأصوات إلى آذاننا على شكل موجات صوتية-ذبذبات في الهواء ندركها في شكل أصوات. وتتولد هذه الموجات من اهتزاز أو حركة جسمٍ ما في وسيط من الوسائط. وفي معظم الأحيان تصل إلينا هذه الموجات بانتقالها عبر الهواء، بالرغم من أنها قد تمر أيضًا عبر السوائل والمواد الصلبة، ولهذا السبب يمكنك سماع الأشياء تحت الماء، أو إذا ألصقت إحدى أذنيك على الجدار. يتولد عن الجسم المتذبذب –الشوكة الرنَّانة مثلًا– موجات صوتية. وتتسبب ذبذبات الشوكة في تذبذب جزيئات الهواء الموجودة حولها بالتردد نفسه، وتصطدم جزيئات الهواء بجزيئات الهواء المحيطة بها، وتنتشر الموجات الصوتية بدءًا من الشوكة الرنانة ونحو الخارج.

عندما ينقر العازف أحد أوتار الجيتار، فإن هذا الوتر يتذبذب بتردد معين، وهو ما يحدد درجة حدة الصوت الذي نسمعه. وتُنتج الذبذبات الأسرع أصواتًا ذات حدة أعلى. عادةً ما يكون لدى الأطفال أحبالٌ صوتية أصغر وأقل سُمكًا، وتتذبذب هذه الأحبال بسرعة أكبر بكثير من الأحبال الصوتية للبالغين. ونتيجة لهذا تبدو أصوات الأطفال أعلى بكثير.

في هذا النشاط سوف تصنع جيتارك الخاص وتستكشف كيف يغير التردد من درجة حدة الصوت الذي نسمعه. فلنستعد!

المواد المستخدمة

  • أربعة أربطة مطاطية متفاوتة في السُّمك ولكن متساوية في الطول
  • صمغ
  • بكرة من الشريط اللاصق الخاص بمواد التعبئة (أو أي نوع آخر من الشرائط اللاصقة القوية)
  • علبة مناديل ورقية فارغة
  • مقص
  • اثنتان من العصيّ الخشبية المستخدمة في الأعمال اليدوية
  • أنبوب الورق المقوّى المستخدم في بكرات المناديل الورقية

التحضير

  • أزِل البلاستيك الموجود في فتحة علبة المناديل.
  • استخدم الشريط اللاصق لتثبيت أنبوب الورق المقوَّى على جانب من الجانبين الأصغر من حيث المساحة في علبة المناديل. تأكد من محاذاة الأنبوب لفتحة العلبة.
  • استخدم الصمغ للصق عصا خشبية عند كل نهاية من نهايتي فتحة علبة المناديل. يجب أن تكون كل عصا متعامدة على اتجاه الفتحة وقريبة من حافتها. اترك الصمغ حتى يجف.

الطريقة

  • قم بلف كل رباط من الأربطة المطاطية حول علبة المناديل طوليًّا، بحيث تكون الأربطة مستندة إلى العَصَيَين الخشبيتين. يمكن للأربطة المطاطية أن تعبر فوق الفتحة الموجودة على سطح علبة المناديل، ولكن ليس ضروريًّا أن يحدث هذا طالما أن الأربطة ستظل مستندةً إلى العَصَيَين الخشبيتين.
  • امسك بجيتارك من عند أنبوب الورق المقوَّى، وبلطف انقر كل رباط من الأربطة المطاطية. هل يُصدر كل رباط من الأربطة الصوت نفسه؟ إن لم يكن الأمر كذلك، أيها يُصدر صوتًا درجة حدته هي الأعلى، الأربطة الأقل سُمكًا أم الأكثر سُمكًا؟ إلى جانب الصوت، هل يمكنك الشعور بأي شيء يحدث عند نقرك للأربطة المطاطية؟
  • اختر أحد الأربطة المطاطية وانقره. أنصت جيدًا إلى الصوت الذي يُصدره. اضغط بإصبعك على الرباط المطاطي بحيث يكون الرباط منضغطًا بين إصبعك وإحدى العصَيَين الخشبيتين. هل يتغير الصوت الصادر عند ضغطك بإصبعك على الرباط ؟ إذا كان الأمر كذلك، ما الذي يتغير بشأنه؟
  • جرِّب أن تضغط على كل رباط من الأربطة المطاطية فوق إحدى العصَيَين الخشبيتين. لاحظ كيف يغير هذا الصوت الذي يصدره كل رباط مطاطي.
  • نشاط إضافي: جرِّب تكبير حجم فتحة علبة المناديل. كيف يغير هذا من الصوت؟ 

المشاهدات والنتائج

الصوت الذي أصدرته آلتك كان صوت الرباط المطاطي الذي تذبذب عندما نقرته، ويشبه الأمر كثيرًا الكيفية التي يتذبذب بها وتر الجيتار الحقيقي عندما يعزف عليه أحد الموسيقيين. عندما عزفت على آلتك، ربما لاحظت أنك استطعت أن تشعر بذبذبات الرباط المطاطي في أثناء انتقالها عبر علبة المناديل.

وكان لمدى سُمك الرباط المطاطي دورٌ في تغيير نغمة الصوت الذي سمعته عند نقرك للرباط. تُصدر الأوتار الأقل سُمكًا في الجيتار أصواتًا ذات درجة حدة أعلى؛ لأن هذه الأوتار يمكنها التذبذب أسرع من الأوتار الأكثر سُمكًا. وهكذا سار الأمر بالنسبة للأربطة الأقل سُمكًا في جيتارك ذي الأربطة المطاطية؛ فهذه الأربطة تهتز أسرع، وندرك نحن هذه الذبذبات على شكل صوت ذي درجة حدة أعلى.

لقد تغير الصوت عند ضغطك على الرباط المطاطي، وفي نهاية المطاف لم يكن هناك أي صوت على الإطلاق. ومن هذا يمكنك أن تلاحظ أن الصوت كان صادرًا عن الرباط المطاطي، وأنك عندما منعت الرباط من الحركة لم يصدر أي صوت.

بالإضافة إلى ذلك، لا بد أن تكون قد لاحظت في هذا النشاط أنك استطعت تغيير درجة حدة الصوت عن طريق الضغط على الرباط المطاطي؛ فعندما ضغطت عليه، بات الجزء المتذبذب منه أقصر. ونتيجةً لذلك أصبحت درجة حدة الصوت أعلى.

تم تقديم هذا النشاط بالشراكة مع ’’ساينس باديز‘‘.