كشف بحث جديد لرصد الصوت عن الفيزياء المثيرة للاهتمام وراء المثلث الموسيقي الذي يمثل أبسط آلات الأوركسترا.
المثلث الموسيقي مصنوع من قضيب معدني واحد مثني على شكل مثلث ذي نهاية مفتوحة، ويتدلى المثلث في الهواء بواسطة خيط أو سلك في قمة زاويته المغلقة، فيصدر المعدن صوتًا بعد ضربه بمطرقة.
تنتج آلة النقر هذه صوتًا يتلألأ بحدة غير محدودة. أوضحت دراسة جديدة كيف أن شكل المثلث يسبب هذا الصوت القوي المدهش.
قالت ريسكو تانيجاوا من جامعة واسيدا باليابان، المؤلفة الرئيسية للورقة العلمية: «تصدر آلة المثلث الموسيقي نغمات جميلة وساحرة رافعةً أسئلة عميقة عن العلاقة بين الموسيقى والفيزياء».
قاست تانيجاوا والمشاركون الصوت في مجال ثنائي الأبعاد حول مثلثات، مستخدمين التصوير الصوتي البصري.
عندما تتحرك موجات الصوت خلال الهواء تسبب اهتزازات، إذ تغير كثافة الهواء ومن ثم السرعة التي ينتقل بها الضوء خلال الهواء، يمكن التصوير الصوتي البصري أن يصور الفروق في ضوء ليزر يسافر عبر هذا الهواء لدراسة أنماط الاهتزاز.
«طُبق القياس البصري للصوت فقط على مواضيع محدودة حتى الآن، للمرة الأولى نرصد الظاهرة بواسطة رصد المجال الصوتي للمثلث، لا بواسطة مكبر الصوت كما في القياسات السابقة».
وجدوا أن هذا الرنين الصوتي يحدث في مثلث الهواء شبه المفتوح المصنوع بواسطة المثلث الموسيقي.
«فورًا بعد هذا التأثير انتشرت موجات الصوت عبر القضيب في المثلث».
«عندما وصلت الموجة إلى الانحناء تغير اتجاه الانتقال طبقًا للشكل المثلثي وتداخلت موجة الصوت الأولى مع موجة الصوت التالية».
تُصبح موجات الصوت المتطابقة والمتحركة في اتجاهات متضادة عبر الآلة، متراكبة فوق بعضها لتصنع موجة موقوفة ذات سعة أعلى.
تقترح هذه النتائج أن الموجات الموقوفة تتشكل بواسطة مزيج من الإشعاعات من الأضلاع الثلاثة للمثلث.
يحدث الرنين عندما يتطابق تردد المثير الخارجي –مثل الطرق بقضيب معدني- مع الترددات الطبيعية للجسم، وهذا يزيد سعة الموجات الصوتية لتصنع صوتًا أعلى بكثير.
مثلًا يمكن لزجاجة نبيذ أن تنكسر عندما تهتز بتردداتها الطبيعية عن طريق صوت مغني أوبرا.
وجد الباحثون أن الصوت الصادر بترددات المثلث الطبيعية كان أعلى ودام فترةً أطول.
«ما تزال هناك مساحة للنقاش، لكن رصد موجة موقوفة في فضاء شبه مفتوح مثير للاهتمام، لأنه من المعروف عمومًا أن الرنين يحدث في أشكال ذات حواف مغلقة، وتقترح نتائجنا التجريبية أنه قد يحدث في فضاء شبه مفتوح أيضًا».
يريد الفريق أن يتحقق بشكل أعمق من تأثير الفضاء المفتوح على زاوية المثلث في هذا الرنين.
«الآلات الموسيقية دور كبير في حياة الإنسان، إذ تؤدي وظائف ثقافية واجتماعية وجسدية، وإن فهم الخواص الفيزيائية لآلة يوفر فوائد عديدة، مثل حفظ الآلات الموسيقية التقليدية وتوفير رؤى لصناع الآلات والعازفين وتطوير آلات موسيقية إلكترونية».
اقرأ أيضًا:
كيف تحفز الموسيقى الفيزيائيين لاكتشاف المجهول في سيرن؟
رؤية الصوت: تقنية جديدة تسمح للمكفوفين بسماع كسوف الشمس!
ترجمة: وليد محمد عبد المنعم
تدقيق: تمام طعمة
