كيف يُصَفِّرُ الإنسان؟ أو بعبارة أخرى كيف يصدر صوت الصفير؟ كيف يُصدر إبريق الشاي صفيرا حينما يسخن الماء؟ اخترع عدد لا يُحصى من الأشياء التي تُصدر صفيرا، ولكن أبرزها على الأرجح هو صافرة الشرطة الإنجليزية التي تتكون من أنبوب واحد، وصافرة الشرطة الأمريكية، والعديد من الآلات الموسيقية التي تُصدر صوتا عبر آلية الصفير.

الجواب: تعتمد أي صافرة على ثلاث خواص: (1) يقابل تيار الهواء حاجزا ويتشتت إلى دوامات. (2) تتسبب الدوامات في إحداث تباين دوري في ضغط الهواء بحيث تنبعث موجة صوتية يمكن لأذنيك سماعها تعود إما الدوامات نفسها أو تباينات ضغط الموجة الصوتية إلى الجزء المعاكس من تيار الهواء مرةً أخرى. (3) إذا كان تيار الهواء مضطربًا ينحرف أو يتغير بسهولة تزيد هذه التغذية العكسية من اضطراب التيار مما يُعزّز تشكل الدوامات عند الحاجز. وبمجرَّد أن تتشكل الدوامات وتحدث التغذية العكسية تسمع حينئذٍ صغيرًا متصلًا.

إذا قمت بالصغير عبر شفتين مضمومتين لتُصدِر ما يُعرف باسم «النغمة الفُوَّهِيَّة» تُولَّد الدوامات حينما يُدفَعُ الهواء خارجا من خلال الفتحة الضيقة الشفتيك. (تتشكل الدوامات هناك لأن تدفق الهواء عبر مركز الفتحة يكون أسرع من تدفقه وهو أقرب إلى الشفتين. ينتقل جزء من الموجات الصوتية التي تُولّدها الدوامات إلى داخل الفم (القناة الصوتية) مرةً أخرى من خلال الشفتين. يعتمد رنين هذا الصوت العائد على السرعة التي تعبر بها الدوامات خارج الفم من خلال الشفتين وعلى السرعة التي يعبر بها الصوت إلى داخل الفم من خلال الشفتين. يُمكن للصوت أن يتردَّد داخل القناة الصوتية عند ترددات معينة تُعرف باسم الصِّيَغ إذا كان رنين الصوت العائد قريبا من الصيغة الترددية الثانية (التي تتضمن ثاني أقل تردد)، يُنشئ الصوت الراجع رنينا في القناة الصوتية؛ أي إن الصوت يُحدِثُ موجات يُعزّز بعضها بعضًا، لا يُبطله. وإذا حدث الرنين عند الصيغة الترددية الثانية، فإن التردُّد المكافئ حينها هو ما تسمعه أذناك.

يمكنك أن تغير الصيغة التردُّدية، ومن ثَمَّ تردُّد الصفير، عن طريق تغيير شكل القناة الصوتية، وذلك عن طريق دفع لسانك إلى الأمام أو إعادته إلى الخلف. يمكنك أيضًا أن تُغير تردُّد الصغير عن طريق النفخ بقوة أكبر بحيث يكون تردد الصوت الراجع أعلى، ومن ثُمَّ أقرب من صيغة تردُّدية أعلى (صيغة رنين أعلى).

يُعرف صوت صافرة غلاية الشاي حينما تغلي المياه بالكامل باسم «النغمة التقبية». يتكون الجزء الذي يُصدِر صفيرا من الغلاية من أسطوانة قصيرة مثقوبة عند طرفيها. وعندما تُغلى المياه وتتحول إلى بخار داخل الغلاية، فإن بخار الهواء والماء الذي يُدفع إلى الخارج من خلال النُّقب السفلي يُشكل تيارًا من الهواء يصطدم بالثقب الثاني ويُحدث دوامات هوائية داخل الأسطوانة، فتُولّد التباينات الناتجة في ضغط تيار الهواء الذي يمرُّ عبر الثقب الثاني الصوت؛ والموجات الصوتية التي تُوجد خارج الأسطوانة هي صوت صافرة غلاية الشاي. أما داخل الأسطوانة، فينتقل الهواء مرةً أخرى إلى الثقب الأول على شكل تغذية عكسية تتحكّم في تيار الهواء الذي يدخل الأسطوانة. وهكذا، ينتقل الاضطراب الذي تُحدثه التغذية العكسية في تيار الهواء الداخل مع اتجاه تدفق تيار الهواء ليواصل عملية توليد الدوامة الهوائية عند النقب الثاني. أما بالنسبة إلى صوت صافرة الشرطة فهي تُولّد نغمة حدية؛ أي تيارا من الهواء يُدفع فوق حافة ثقب أو عبرها. يتشتت تيار الهواء إلى دوامات تصدر بعد ذلك موجات صوتية. تُحدد الترددات الرنانة لتجويف صافرة الشرطة تردد الصوت، وهو ما يُشبه إلى حد كبير الرنين الذي يحدث داخل فمنا حينما نضمُّ شفتينا لتطلق صافرة فُوَّهيَّة. لكن في حالة صوت صافرة الشرطة الأمريكية ترتد كرة صغيرة داخل تجويف وتغير شكله الداخلي (فيتغير التردُّد الرنان (بدوره، كما أنها تعرقل تدفق تيار الهواء . حينما تسدُّ الثقب الذي ننفخ الهواء من خلاله بشكل مؤقت؛ فتكون النتيجة «صوتا متغيرا» يؤثر على تردد صوت الصافرة ودرجة عُلوه فيرتفع تارةً وينخفض أخرى.

تعمل آلة الفلوت بنفس الطريقة؛ إذ نقوم بنفخ تيار من الهواء عبر فتحة ويتجاوز الحافة خروجًا منها تُولّد الدوامات الصوت داخل تجويف الفلوت عند درجة الترددات

الرنانة للتجويف أولا، ثم يغذي هذا الرنين الداخلي بعد ذلك الدوامات المتشكلة بالطاقة مرة أخرى بحيث تستمرُّ جميع الدوامات في الحركة ويستمر الرنين ومن ثُمَّ نسمع الصوت الذي تصدره الآلة بشكل متواصل دون انقطاع.

تعتبر الزجاجات البيروفية الخزفية الأثرية التي تصدر صفيرا حدياً واحدة من الأمثلة الغريبة على هذا النوع من الصفير وهي زجاجة مياه مصنوعة من الخزف صنعها سكان بيرو الأصليون قبل الغزو الإسباني في عام 1532 هناك عدد قليل من هذه الزجاجات الخزفية لا يزال موجودًا ويُعرَضُ كمُقتنيات أثرية. تتكون هذه الزجاجات من تجويف أو اثنين يربط بينهما أنبوب يمتد من أحد التجاويف وصافرة بالقرب من رأس الزجاجة. حين يقوم شخص بالنفخ في الأنبوب، يتسرب الهواء من التجويف من خلال فتحة بالقُرب من الصافرة. يتكون هيكل الصافرة من فتحة صغيرة تفضي إلى تجويف هواء صغير وحينما يصطدم تيار الهواء المتسرب بجانب واحد من الفتحة الصغيرة، تُحدثُ الدوامات الناتجة رنينا داخل تجويف الهواء الصغير أكثر أنواع الصافرات إزعاجًا هي صافرات الإنذار التي لا تزال تُستخدم في بعض سيارات الطوارئ. عادةً ما تُستخدم في سيارات الشرطة الحديثة أجهزة إلكترونية لإصدار صوت التحذير، إلا أن العديد من سيارات الإطفاء لا يزال يستخدم الصافرات الميكانيكية الأصلية نظرًا للصوت الصاخب الجاذب للانتباه الذي تُصدره.) صنعت صافرات إنذار ضخمة خلال الحرب العالمية الثانية والحرب الباردة لتحذير المدنيين من أي هجوم عسكري وشيك؛ إذا كنت واقفًا بالقُرب من إحدى هذه الصافرات الضخمة، فسيهزُّك الصوت الصادر منها بشدة، لدرجة ستشعرك بأن الأرض التي تقف عليها متقلقلة. على الرغم من وجود العديد من الأنواع المختلفة لصافرات الإنذار، فإن معظمها يُصدِر نغمات تقبية من خلال دفع الهواء المضغوط عبر شبكتين من الثقوب التي تدور فيها إحداها بسرعة متفاوتة نسبةً إلى الأخرى؛ بحيث يتولد الصوت حينما تدور ثقوب الشبكتين بعضها بمحاذاة .بعض. ويتحكم معدل الدوران في تردُّد الصوت.

اخر الاخبار

اخبار العتبة العباسية المقدسة

خدمات فكرية وثقافية عديدة قدمها مركز مُلتقى القمر الثقافي لزائري الأربعين

إحياءً لذكرى زيارة الأربعين.. العتبة العباسية المقدسة تواصل إقامة مجلسها العزائي

عبر كاميرات تعمل بالذكاء الاصطناعي.. قسم الاتصالات يوضح تفاصيل جديدة حول آلية عدِّ زائري الأربعين

شعبة الخطابة الحسينية النسوية تواصل نشاطاتها الفكرية والثقافية في مجمع الشيخ الكليني

المزيد

الآخبار الصحية

حجم جزء محدد من الجسم يعكس الصحة العامة ومخاطر الأمراض

تفشي عدوى بكتيرية بفرنسا يحتمل ارتباطها بنوع من الجبن الطري

دراسة حديثة تكشف ما تفعله الشاشات بـ"قلوب الأطفال" !

متلازمة المبنى المريض.. هكذا يتحول تكييف الهواء إلى خطر صحي ؟؟

المزيد

الآخبار التكنلوجية

كيف تتعامل مع حرارة الطقس أثناء القيادة؟

لماذا يجب عليك إيقاف تكييف السيارة قبل إطفاء المحرك؟

دراسة تكشف سببا محتملا وراء زيادة خطر إصابة الأطفال بالتوحد

تشيلي.. العثور على متحجرة حيوان ثديي صغير من زمن الديناصورات

المزيد

مواضيع ذات صلة

قصاصات شعر ماكينة الحلاقة الكهربائية وقارب الكافور العائم في الماء

المجاري المائية الرفيعة المتعرجة

أشكال المساحيق

المذبذب الهيدروليكي

الغناء الحَلْقي

صفير أسلاك الهاتف وإبر الصنوبر

التحدث بعد استنشاق الهليوم

صرصرة الرياح

التحدث والغناء

مُذبذب دهن الدجاج

أصابع زيت الزيتون على الماء المغطى ببودرة التلك

تعبئة حلوى حبيبات إم آند إمز