» «
גלי קול
איך מתפשטים גלי קול?



גלי קול מתפשטים קצת כמו אדווה או גלים של מים המתפשטים באגם כשמשליכים לתוכו אבן. ממקור הצליל יוצאים הגלים במעין מעגלים והולכים ונחלשים ככל שהם מתרחקים. זה אומר ככל שאדם יעמוד רחוק ממקור הקול הוא ישמע את הצלילים חלש יותר.

כשמשהו משמיע קול, הוא דוחף את מולקולות האוויר ויוצר את גלי הקול.


הנה סרטון קצר מאד שמתאר איך מופקים גלי הקול מהרעש המושמע ומגיעים עד לעור התוף, שמעביר את המידע למוח שמפענח אותם:

http://youtu.be/27a26e2CnuM


הנה שיטת צילום שמאפשרת ממש לראות את גלי הקול שנוצרים במחיאת כף למשל:

http://youtu.be/px3oVGXr4mo


הנה הסבר קצת יותר ארוך לגבי גלי קול:

http://youtu.be/Si-OYX20FRs
גל קול
מהם גלי קול?



גלי קול (sound waves) נוצרים כתוצאה מרטט של משהו. כשמשהו רוטט, הוא מייצר גלי קול באוויר ואז יש צליל. אנשים אוהבים לדמות את גלי הקול לאדוות, גלים זעירים, שנוצרים בבריכה כשמשליכים לתוכה אבן.

לכל דבר שזז יש צליל כלשהו. לפעמים הוא חלש וקשה לשמוע אותו אבל הוא תמיד קיים. הצליל נוצר כשהרטיטות של מחולל הקול, אותו דבר שזז, הרטיטות הללו דוחפות את המולקולות של האוויר ואלו זזות הלוך וחזור, ממצב של יציבות ובחזרה, שוב ושוב ושוב. כך נוצר הצליל. המולקולות מתפשטות באוויר ויוצרות גלים - גלי קול.

מבחינה מדעית, גלי הקול הם תנודות מחזוריות בלחץ האוויר. ככל שהתנודות הללו יהיו מהירות יותר, יהיה הצליל גבוה יותר - ה-Pitch שלו יעלה. ככל שהתנודות יהיו חזקות יותר - תגדל העוצמה של הצליל שנוצר מגלי הקול הללו.

דוגמה? - נניח שאנו רואים מישהו שפורט על מיתר בגיטרה שלו. כתוצאה מהפריטה, רוטט המיתר, הלוך וחזור, בתדר קבוע שיכול להגיע לכמה עשרות אלפי פעמים בשנייה. כשהמיתר זז לכיוון שלנו, הוא דוחף את מולקולות האוויר לכיווננו ולחלקיק שנייה עולה לחץ האוויר לכיוון שלנו. כשהמיתר זז בכיוון המנוגד לנו, נדחפות מולקולות האוויר בכיוון ההפוך. לחלקיק שנייה קטן לחץ האוויר לכיוון שלנו. כך האוויר רוטט עשרות עד אלפי פעמים בשנייה. אלו הם גלי קול.

אגב, גלי הקול מתפשטים בדרך כלל דרך האוויר, אבל הם יכולים להתפשט במרחב גם דרך גזים, נוזלים או מוצקים אחרים. בריק, ואקום, גלי קול לא יכולים להתפשט.


הנה הסבר של גל הקול:

https://youtu.be/XLfQpv2ZRPU


והנה קליפ שמתחיל בגלי קול ולך תדע איך הוא יסתיים (רמז: מדהים)

https://youtu.be/bpOSxM0rNPM


והסבר מקיף מאד:

https://youtu.be/GkNJvZINSEY


צלילים יכולים להיווצר כשיש רטט קבוע באוויר שבתוך צינור:

https://youtu.be/7VGlBZOywIg


שיר גלי הקול:

https://youtu.be/4mJBZkjitnY


סרט תיעודי על גלים בטבע ואיך הם משמשים בקול ובאור:

https://youtu.be/Io-HXZTepH4?long=yes
רזוננס
איך קול של זמרת יכול לשבור כוס?



ראיתם פעם זמרת אופרה שוברת כוס כשקולה מגיע לגבהים? - ובכן, התופעה היא אקוסטית, כלומר פיזיקלית. שבירה של כוס בעזרת הקול נגרמת מכיוון שהתדר הקולי של הקול של הזמרת זהה לתדר של הזכוכית. בדרך כלל זה קורה בתדירות גבוהה של זמרות סופרן (הקול הגבוה ביותר), אחרת כוסות היו נשברות עוד במפעל...

הצליל של הכוס הוא הצליל שנשמע אם נקיש בעדינות על הכוס. הוא התדירות הטבעית שלה והוא מכונה גם "תדר התהודה" (רסוננס). אם נשמיע את אותו הצליל בדיוק, ליד הכוס (לא חזק מדי!) הוא יגרום לה לרעוד.

לכל חומר בטבע יש תדירות טבעית, אבל כשהוא חומר שביר כמו זכוכית, הוא בהחלט נשבר אם הרזוננס חזק מדי. גלי הקול, שהם תנודות באוויר, מרעידים את הכוס ויוצרים בה גלים עומדים, כשחלק ממנה מתנודד ורועד וחלק לא. התנודות הללו יכולות לגרום לשבירת כוסות חלשות.

אגב, זה קורה לא רק לכוסות וזמרות סופרן.. גם מטוסים העוברים את מהירות הקול יכולים באותה צורה לשבור חלונות של בתים, כשנוצר גל הדף, מעין צונמי של גלי קול באוויר.


הנה ילד שבדק אם יוכל לשבור ספל בקולו:

https://youtu.be/sH7XSX10QkM


הנה ההסבר של התופעה:

https://youtu.be/NcarKUq1zq0


ובאנגלית:

https://youtu.be/Ude8pPjawKI?t=1m01s


והנה רזוננס ממכשיר ששובר כוס זכוכית:

https://youtu.be/17tqXgvCN0E
הד
למה אנחנו שומעים הד?



הביטו במראה וראו את בבואתכם, הדמות שלכם המשתקפת בה. הדמות משתקפת בזכות קרני האור שהמראה מחזירה. בדיוק כך מחזירים קירות גדולים או שטוחים את הקולות והרעשים שאנו משמיעים. זה נקרא הד (Echo), או אקו.

ההד או ההדהוד הוא כמו הבבואה של הקול. גלי הקול פוגעים בקירות ובחומרים שונים שמסביבנו ומוחזרים לכיוון אחר. במקרים שבהם ההחזר של הקולות הוא טוב, כך אנו יכולים לשמוע שוב ושוב את מה שאמרנו או את הרעש שהפקנו.


זו הסיבה שאנו שומעים הדים:

https://youtu.be/xQJ1JCpmS2I


הנה ההסבר של תופעת ההד וכיצד היא מנוצלת להופעות מוסיקה:

http://youtu.be/5nGUrADdjpQ

גלי קול

רמקול
איך פועל הרמקול?



שיטת הפעולה של הרמקול היא די פשוטה. כשהאותות החשמליים עם המוסיקה והקולות מגיעים אל הרמקול, הם גורמים להזזה של סליל שמונע על ידי המגנט שיושב בצד האחורי של הרמקול. הסליל הזה מרעיד את הקונוס שברמקול, שעליו הממברנה הרועדת בחוזקה וברגישות רבה. תנועות הממברנה גורמות לרעידות באוויר ואלה גורמות ליצירת גלי קול חזקים באוויר. את גלי הקול הללו שומעים המאזינים לרמקול וכך התהליך הושלם.


כך עובד הרמקול:

http://youtu.be/mFiZZyV-YCo


הנה סרטון על דרך פעולת הרמקול:

http://youtu.be/z0xkBZ95O3k?t=58s


והנה הסבר מדעי יותר:

http://youtu.be/zHBiZ8qvarw
מהירות הקול
מהי מהירות הקול?



לרוב משתמשים במונח "מהירות הקול" כשמתכוונים למהירות הקול באוויר. מהירות זו היא של כ־344 מטר לשנייה (1,232 קילומטרים לשעה) והיא מתייחסת לאוויר יבש, בטמפרטורה של 21 מעלות צלזיוס.

עם זאת, כיוון שגלי הקול לא עוברים רק באוויר, אלא בכל חומר קיים, חשוב לציין שמהירות הקול תלויה בקשיחות של חומר שבתוכו עוברים גלי הקול ובצפיפות של חומר זה.

אם נבחן חומרים שונים נגלה דוגמאות כמו:

ברזל - מהירות הקול בברזל היא אלפי מטרים בשנייה.

מים - מהירות הקול במים גבוהה פי 4.3 ממהירותו באוויר.

החלל החיצון - בריק המוחלט שבחלל החיצון לא יכולים גלי הקול לנוע כלל. לכן קול לא יכול לעבור בחלל החיצון.


הנה הסבר על מהירות הקול:

http://youtu.be/juK__oOUBXs


הנה סרטון שבו רואים איך מטוס עובר את מהירות הקול:

http://youtu.be/Y32qyfEgkKo


הנה עוד כמה מטוסים כאלה:

http://youtu.be/6B4IVcCuIZE


עמדו ליד המסלול של מטוסים שעוברים את מהירות הקול:

http://youtu.be/CAECBuNX0JQ?qr=yes
אולטרה סאונד
איך עובד האולטרה סאונד?



המילים אולטרה סאונד, או אולטרסאונד (Ultrasound) פירושן "על-קול". גלי ה"על-קול" הם בעלי תדר גבוה (מעל 20000 הרץ) והם מצויים בתחום שבו האוזן האנושית לא מסוגלת לשמוע אותם.

כמו הצלילים שאנו כן שומעים, האולטרה סאונד הוא גל קול שמתפשט מסביב. מכשיר האולטראסאונד, שמוצמד לגוף הנבדק או לגופה של אישה הרה, שולח גלים "על-קוליים" אל הגוף. ממש כמו הד שחוזר אלינו כשאנו צועקים אל מול צוקי ההרים, כשהגלים הללו פוגעים בעצמים בתוך הגוף, הם מוחזרים לכיוון שממנו נשלחו.

אבל כל רקמה בגוף מחזירה את ההד מעט אחרת. כשגלי ה"על-קול" פוגעים ברקמות קשות בגוף, דוגמת עצמות, ההד מהם מתקבל אחרת מההד שמוחזר מרקמות רכות יותר, כמו שרירים, נוזלים, רקמות שומן וכדומה. כל רקמה בגוף חוזרת כמידע שונה, שמכשיר האולטרסאונד ותוכנת המחשב המיוחדת שלו, מציגים על המסך בצורה שונה. כך מתקבלת על מסך האולטרסאונד תמונה די טובה של פנים הגוף, שנבנתה כולה על פי רמות הקשיות של הרקמות השונות שבו.

כיום מסוגל המחשב המשוכלל של מכשיר האולטרה סאונד להציג מרצף של הדמיות דו-מימדיות גם הדמיה תלת מימדית של עובר בבטן ולהציג תמונה מפורטת מאד של פנים הגוף הנסקר, כולל זרימת הדם בעורקים ופנים גופו של העובר.


כך עושים את סקירת המערכות בבדיקת אולטרה-סאונד:

https://youtu.be/hkAQxreSfMk


הסבר של הטכנולוגיה:

https://youtu.be/XWmlLy4oDCY?t=14s


כך מתבצעת בדיקת אולטרסאונד:

https://youtu.be/T5Hx7B7L4cw


היתרונות של הבדיקה הזו:

https://youtu.be/Y34RQLmsZkc


כל מה שרציתם לדעת על בדיקות אולטרה-סאונד:

https://youtu.be/iftveyl4zmM


הנה העוברים שבבטן כפי שהם נראים על מסך האולטרסאונד:

https://youtu.be/K1cBHkyjaZ4
דינמיקה
מהי דינמיקה במוסיקה?



דינמיקה (Dynamics) במוסיקה היא מכלול הסימנים המוסיקליים שנועדו לקבוע את עוצמת הצלילים המנוגנים. הדינמיקה מהווה, למעשה, אוסף של הוראות לגבי חוזקו של הצליל ואופן הנגינה שלו.

הנגן, מבצע המוסיקה, מקבל מסימני הדינמיקה את ההנחיות לגבי הדרך לנגן את המוסיקה.

הנה סימני הדינמיקה במוסיקה:
פיאניסימו (Pianissimo) - יש לנגן בשקט המרבי.
פיאנו (Piano) - יש לנגן חזק מעט יותר מפיאניסימו, מורה לנגן בשקט.
מצו-פיאנו (Mezzo Piano) - יש לנגן חזק יותר מפיאנו, בצורה בינונית שקטה.
מצו-פורטה (Mezzo Forte) - יש לנגן חזק יותר ממצו-פיאנו, בצורה בינונית חזקה.
פורטה (Forte) - יש לנגן חזק יותר ממצו-פורטה, בצורה חזקה.
פורטיסימו (Fortissimo) - יש לנגן חזק יותר מפורטה, בצורה חזקה ביותר.
קרשנדו (Crescendo) - מסמן הגברת הדרגתית של עוצמת הנגינה. הסימן הוא של מעין מזלג הנפתח משמאל לימין. היפוכו של מזלג הדימינואנדו, הנסגר משמאל לימין. דרך נוספת לסמן קרשנדו היא על ידי כתיבת cresc.
דימינואנדו (Diminuendo) או דקרשנדו (Decrescendo) - יש לנגן תוך החלשה הדרגתית של עוצמת הנגינה. מסומן גם באותיות:.dim או.decresc.
ספורצנדו (Sforzando) - יש לנגן את התו בהדגשה ובעוצמה רבה, באופן פתאומי.

בנוסף יש מספר הוראות חוזק פחות נפוצות אך בשימוש:
פיאנו פיאניסימו (Piano Pianissimo) או פיאניסיסימו (Pianississimo): חלש עוד יותר מהפיאניסימו.
פורטה פורטיסימו (Forte Fortissino) או פורטסיסימו (Fortessissimo): חזק יותר מפורטיסימו.
פורטה פיאנו (Forte Piano) - יש לנגן את התו המסומן בעוצמה, ולעבור מייד לנגינה שקטה.



הנה הסבר של הדינמיקה במוסיקה:

https://youtu.be/YQ7zA2_um8s


בתיאוריה המוסיקלית אפשר ללמד את זה כך:

https://youtu.be/N2_ocC2A-Ko


והנה סרט לימודי על הדינמיקה של הצליל:

https://youtu.be/Faq7pvzTnmk?long=yes


מיתרי הקול
מהם מיתרי הקול?



מיתרי הקול הם שני שרירים צמודים וממוקמים אחד מול השני במרכז הגרון. בתפקידם המוכר ביותר הם משמשים להפקת קול מהגרון, כמו דיבור, בכי ושירה. מיתרי הקול מאפשרים גם מעבר של אוויר לקנה הנשימה וממנו לריאות, תוך הגנה על קנה הנשימה והריאות מכניסה של גופים וחומרים זרים בזמן הנשימה והבליעה.

הפקת קול מתבצעת כשמיתרי הקול מתקרבים אחד לשני ונצמדים. אך הצליל נוצר כשזרם אוויר מגיע מהריאות, הוא גורם להרעדה של רירית מיוחדת שעוטפת את מיתרי הקול. גובה הקול (לא חוזקו אלא גובה הצלילים של הקול) מושפע מלחץ זרם האוויר שעובר בין מיתרי הקול ומאורכם ומתיחתם של מיתרי הקול בזמן שהאוויר עובר דרכם


הנה סרטון שמראה את מיתרי הקול בפעולה:

http://youtu.be/iYpDwhpILkQ
מהם הקול והצליל?



כשנוצר קול, רעש וכדומה, הוא יוצר גלים באוויר. אלו הם גלי-קול (Sound wave). זה קורה ממש כפי שזריקת אבן למים, תיצור אדוות עגולות שיצאו ממנה ויתרחקו לכל הצדדים. כל צליל שאנו שומעים, מגיע אלינו באמצעות אותם גלי קול שבאוויר.

כשמקור הצלילים הוא בכלי הנגינה, משתנה התדירות של גלי הקול, עם כל צליל וצליל. לכל צליל כזה יש גובה מוגדר (דו, רה, מי וכדומה). הסיבה היא שכל שינוי באורך מיתר או בגודל הכלי, או בעמוד האוויר שהוא יוצר בנקבים שונים בחליל למשל, כל שינוי כזה מייצר גל קול בתדירות שונה. צליל גבוה ייצור גלי קול קטנים שיעברו במהירות באוויר, בעוד שצליל נמוך יוצר גל קול גדול באוויר, שבגלל גודלו הוא נע לאט.

הקולות יוצרים סוג של גל שיכול להתפשט לא רק באוויר, אלא בכל חומר. קולות מתפשטים בגזים כמו האוויר, בנוזלים, כמו בתוך מי הים ובמוצקים, כמו שקורה כשאנו שומעים קולות או רעש דרך הקירות.

מבחינה מדעית, הקול או הצליל הוא בעצם שינוי בלחץ בחומר. אלו מעין הפרעות שמתפשטות דרכו.


הנה הדגמה באמצעות קפיץ לתנועת הקול באוויר:

http://youtu.be/_vYYqRVi8vY


והנה סרטון שמסביר את תופעת הקול בעזרת רישומים:

http://youtu.be/DV91S3beAHI
מהו הסונאר של הדולפין?



הדולפין (Dolphin) הוא אחד מבעלי החיים הנבונים ביותר בטבע. יש לדולפינים תקשורת מעולה זה עם זה ויכולת למידה גבוהה מאד. הם גם פועלים בעבודת צוות מופלאה, מה שמגדיל את הסיכוי להצלחה בציד ובהשגת מזון.

אבל אחד היתרונות הטבעיים של הדולפינים הוא סונאר טבעי וחכם במיוחד שיש להם. סונאר כזה פיתחו בני האדם רק בשנים האחרונות. אצל הדולפינים זהו מנגנון מדהים שבאמצעותו הם משמיעים צלילי "קליק" שונים במים וההדים החוזרים של הצלילים הללו מסמנים לדולפינים באיזה מרחק וכיוון נמצאים גופים שונים במים שמסביבם ואפילו מה הצורה של הגופים הללו. באמצעות הדי ה"קליקים" הדולפינים מצליחים לנווט את דרכם ולאתר מזון במים.

הסונאר הזה עובד בטכניקה טבעית שזכתה לשם "אקו-לוקיישן". היא התפתחה אצל הדולפינים במהלך האבולוציה, במשך 20 מיליון שנה. גם לעטלפים וללווייתנים ממינים מסוימים יש אותה.


הנה ה"אקו לוקיישן" של הדולפין:

https://youtu.be/BYiCzWZ8cBs


והנה הסבר של הדרך שבה הוא מסייע לדולפינים:

https://youtu.be/KMZ7oOCXfP8


הנה הסונאר המתוחכם ומבוסס הקולות שהתפתח אצל הדולפינים:

https://youtu.be/qI4wYicz2qU


כך הם מנווטים בעזרתו:

https://youtu.be/RWSLn1dggoU
מהו הסונאר?



סונאר  (SONAR) היא טכנולוגיה הפועלת באמצעות גלי קול, לניווט בים ולגילוי של צוללות ואוניות. בעצם, הסונאר מאפשר "לראות באוזניים"...

המילה סונאר היא ראשי תיבות באנגלית של Sound Navigation And Ranging (ניווט והתמצאות באמצעות קול). במקור חשבו עליו לאיתור קרחונים מסוכנים בים וטביעת הטיטאניק האיצה את פיתוחו. במלחמת העולם הראשונה פותח הסונאר הראשוני כדי לשפר איתור של צוללות אויב, אבל השיפור הניכר הושג לאחר המלחמה. במלחמת העולם השנייה חולל הסונאר שינויים גדולים בתורת הלחימה הימית. 

במידה רבה מבוסס הסונאר על שיטות של בעלי חיים כמו העטלף והדולפין, שאצלם משמש הסונאר הטבעי כאמצעי ניווט והערכת טווחים.

לעטלפים למשל, מנגנון של "זיהוי מיקום לפי הדהוד". הזמן שעובר בין קריאה שהם משמיעים, להד שלה, מאפשר להם לדעת את המרחק לעצמים שמסביבם. כך יכול העטלף לזהות בחשיכה ולצוד חרקים זעירים, או להבחין בעצמים קטנים, עד רמת השערה, ולא להתנגש בהם.

לווייתנים ודולפינים גם הם משתמשים בעיקרון דומה. הם מאתרים טורפים ומזון על ידי השמעת קולות והאזנה להדים המוחזרים מהם. יש אף הערכה שבתדרים מסוימים, פוגע הסונאר הצבאי ביכולת הניווט של לווייתנים והם עולים על חופי הים מבלי יכולת לחזור.


הנה הסונאר של הצוללת:

https://youtu.be/CNBlx7ozFnI


ושימושי המחקר התת ימי שלו:

https://youtu.be/-fAAxEIFeLU


פיתוח הסונאר לאניות השתפר לאחר מלחמת העולם השנייה:

https://youtu.be/-dG2GM2W5h8


כיום יש גם סונאר לאוניות דייג:

https://youtu.be/YgHE7iEo9UM


כך נראה הסונאר בצוללת:

https://youtu.be/FqDNSFzWNTA
איך העטלף מנווט בחשיכה?



כרבע ממיני היונקים על כדור הארץ הם מינים של עטלפים! - מדובר באחוז גבוה מאד והוא מראה שהעטלף חי מצוין ובעל כושר הישרדות גבוה במיוחד. אגב, הוא גם היונק היחיד בעולם שעף באוויר.

אבל איך העטלפים חיים כל כך טוב? - העטלפים נעזרים בשיגור של גלי קול בתדירות גבוהה, צלילים שאנחנו לא יכולים לשמוע והם קולטים את ההד החוזר. כך יכולים ללמוד על המיקום, הצורה והתנועה של עצמים שנמצאים בסביבתם, לנווט בחשיכה המוחלטת של המערות והיערות בלילה, מבלי להתנגש בעצמים או בבעלי חיים אחרים והכי חשוב - לאתר ולצוד חרקים ויצורים קטנים שמהם הם ניזונים.

כלומר, יש לעטלפים מנגנון של "זיהוי מיקום לפי הדהוד". הם משמיעים קריאה והזמן שעובר בין הקריאה להד שלה מסייע להם להבין את המרחק של עצמים שמחזירים את ההד. זוהי מערכת שנקראת באנגלית סונאר - "ניווט והתמצאות באמצעות קול", או "אקו-לוקיישן". העטלף יכול באמצעות הסונאר לזהות אפילו שערה בחשיכה ולא להתנגש בה!

כיום מתבצעים בעולם מחקרים רבים על מערכת הסונאר של העטלפים ומדענים וחוקרים לומדים ממנה כיצד לשפר את מכשירי הסונאר, הניווט והרדאר האנושיים.


הנה סיפורם של העטלפים:

https://youtu.be/Z8wLQ3NCBgg


מעט על כושר העטלף לנווט ולצוד רק בעזרת הרדאר שלו:

http://youtu.be/wgLHUNBWR58


קריאת עטלף שהוקלטה ועברה עיבוד סאונד כדי שתוכל להישמע באוזן אדם:

http://youtu.be/ajLY1EPybLY


כך חוקרים עטלפים באוניברסיטת תל אביב:

http://youtu.be/s3e4qf58QEw


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.