الكيفية التي تتشكل بها الأصوات والنغمات بواسطة الآلآت الموسيقية

2011 تجارب علمية الصوت والسمع

كريس و ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الآلآت الموسيقية النغمات الأصوات الفيزياء

يمكن إصدار الأصوات بجعل الأوتار تهتز، لكن يجب أن تكون الأوتار مشدودة من الطرفين بحيث يتسنى نقرها أو ضربها أو جرّها بالقوس لبدء الاهتزاز.

نستطيع في النشاطين (4 و7) أن نرى كيف تصدر الأدوات الموسيقية الأنبوبية الأصوات عندما تنشئ جزيئات الهواء المهتزة موجات موقوفة داخل الأجسام المجوفة.

كما تصدر الآلات الوترية أيضا،ً كالكمان والجيتار والقيثارة والبيانو، أصواتها من خلال الموجات الموقوفة.

 

عندما تنقر على أحد أوتار الجيتار من الوسط تقريباً، تنتقل موجات من الطاقة الصوتية إلى الوتر في الاتجاهين بعيداً عن إصبعك.

وتستطيع أن ترى اهتزاز الوتر عند حصول هذه العملية. عندما تصل الموجات إلى النقاط، التي يكون الوتر مثبتاً فيها من الطرفين، لا نجد مكاناً آخر تتوجه إليه، لكن الطاقة لا يمكن أن تختفي بهذه البساطة.

وكما ترتد أمواج البحر التي تتحطم على حاجز المياه إلى البحر من جديد تنتقل موجات الطاقة على وتر الجيتار إلى الجهة التي انطلقت منها.

 

وعندما تتلاقى الموجتان تتحدان معاً لتكوّنا موجة موقوفة، كما يحتوي المزمار الذي يتكوّن من طرفين أحدهما مفتوح والآخر مغلق على موجة موقوفة طولها ربع طول موجي.

إن وتر الجيتار مثبت في نهايتيه، لكنه يستطيع أن يهتز من الوسط، وهذا يعني ان نهايتي الوتر يشكلان عقدة (ذات حد أدنى من الاهتزاز).

 

بينما تشكل النقطة الوسطى قمة الموجة (الحد الأقصى من الاهتزاز). وهكذا فإن طول الموجة الموقوفة التي تتشكل على وتر الجيتار تبلغ نصف طول موجي.

إن الموجة الموقوفة على وتر الجيتار هي التي تصدر الصوت الذي تستطيع سماعه، كما تؤدي هذه الموجة إلى إحداث رنين في جسم الآلة، ما يساعد على جعل الطبقة الموسيقية ذات صوت أشد ارتفاعاً.

 

التردد ودرجة الصوت

تحتوي الأجهزة الوترية الأكبر حجماً من آلة الجيتار مثل "التشيلو" (وهي كمان كبير معروفة أيضاً باسم الفيولونسيل) و"الدبل باس" (أكبر آلة ضمن أسرة الكمان) أوتاراً أطول من بقية الآلات الوترية.

عندما تهتز الأوتار الطويلة تكون الموجات الموقوفة التي تصدرها ذات طول موجي أكثر طولاً، لأن المسافة بين نهايتي الأوتار المثبتة أكبر. ويعني ذلك أن الأوتار الأكثر طولاً تصدر نغمات ذات درجة صوتية منخفضة.

 

إن درجة الصوت هي شكل آخر يمكن أن نصِفَ من خلالها صوت النغمة الموسيقية، فالنغمات المرتفعة (كتلك التي يؤديها الأطفال في غنائهم) تكون ذات درجة صوتية عالية، بينما تكون النغمات المنخفضة (كتلك التي تصدر عن رجل أكبر سناً) ذات درجة صوتية منخفضة.

والتردد هي كلمة مرادفها لعبارة درجة الصوت، حيث إن تردد أي نوع من أنواع الموجات يساوي عدد الاهتزازات التي تحدث بالثانية. وهي أيضاً مماثلة لعدد قمم الموجات التي تتحرك نحو نقطة محددة كل ثانية.

 

فلو جلست على رصيف بحري واستطعت أن تعد ثلاث ذرى أمواج، وهي تتحرك كل ثانية، ستجد أن تردد الأمواج المائية تساوي ثلاث موجات كاملة بالثانية.

ويُطلق على الموجة الكاملة اسم "الدورة"، لذلك نقول إن التردد هو ثلاث دورات بالثانية.

 

كيف يصدر الجيتار نغمات مختلفة؟

يحوي الجيتار ستة أو اثني عشر وتراً، ويصدر كل وتر نغمة مختلفة عند النقر عليه.

ويرجع اختلاف النغمات التي تصدرها الأوتار إلى سببين، أولهما الاختلاف في سماكة الأوتار، والسبب الثاني هو أن درجة إحكام شد الأوتار من خلال مفاتيح الضبط على رقبة الجيتار تختلف من وتر لآخر.

 

فالموجات الصوتية تنتقل على نحوٍ أسرع في الأوتار الرفيعة والمشدودة، لذلك فإن الأوتار التي تصدر نغمات ذات درجة صوتية أعلى تكون أرفع أو مشدود أكثر أو تكون أرفع ومشدودة أكثر معاً مقارنة بالأوتار التي تصدر نغمات ذات درجة صوتية منخفضة.

وتزداد نغمة الجيتار من حيث درجة الصوت عندما تنقل إصبعك على لوحة المفاتيح، فإذا قمت بالضغط على أحد الأوتار تصبح الموجة الموقوفة التي تتكون عند العزف على الوتر أقل طولا، ما يجعل الموجة الموقوفة ذات طول موجي أقصر، أي درجة صوتية أكثر ارتفاعاً.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]