هل الغيتار له نفس الصوت على محطة الفضاء؟

نعم فعلا. نظرًا لأن المحطة الفضائية تحتوي عادةً على هواء منتظم بضغط طبيعي للحفاظ على راحة البشر، فإن الأصوات الناتجة عن العزف على الغيتار ستكون هي نفسها على الأرض. لا تؤثر البيئة الخالية من الوزن داخل محطة فضائية على قدرة الغيتار على إنشاء صوت. يتم إنشاء الصوت بواسطة أوتار وجسم الغيتار عندما يهتز بسرعة بعد أن يتم نقره. هذه الاهتزازات تضرب الهواء، مما تسبب في اهتزاز الهواء بسرعة، والذي نتمتع به نحن البشر كصوت. تهتز أوتار الغيتار ذهابا وايابا بسرعة عندما تنتزع بسبب شد الحبل بين اثنين من الآثار: التوتر في السلسلة والقصور الذاتي في السلسلة.

التوتر في الخيط عبارة عن قوة تميل إلى سحب الخيط من شكل مطوي ومثني إلى شكل مضغوط مستقيم. على النقيض من ذلك، يؤدي القصور الذاتي لكتلة السلسلة إلى سلسلة تتحرك لمواصلة الحركة، حتى بعد أن تصل إلى الشكل المستقيم والمدمج. وبالتالي يؤدي القصور الذاتي إلى تجاوز السلسلة المتحركة الشكل المستقيم الذي يحاول التوتر إدخاله. وبالتالي، تستتبع الدورة توتراً في السلسلة تحاول مرارًا وتكرارًا إعادة السلسلة مباشرة، كما يؤدي القصور الذاتي للسلسلة بشكل متكرر إلى ثني السلسلة مرة أخرى. تحدث حركة ركوب الدراجات في السلسلة بسرعة كبيرة بحيث يراها البشر بمثابة اهتزاز ضبابي. هناك معلمة واحدة أكثر أهمية متضمنة، وهي طول السلسلة. يحدد طول السلسلة مقدار تشوه السلسلة أثناء اهتزازها، لذلك يكون له أيضًا تأثير على اهتزاز السلسلة

افترض أن الصوت الذي تم إنشاؤه بواسطة سلسلة الغيتار هو خطوة واحدة. إنه ليس كذلك بالفعل، ولكن هذا تقريب جيد بما فيه الكفاية لأغراضنا. عند تطبيق المفاهيم المذكورة أعلاه، نرى أن درجة الصوت التي يتم إنشاؤها تعتمد على طول السلسلة L وكتلة السلسلة الكلية M وتوتر السلسلة T . علمياً، ما نسميه درجة الصوت هو في الواقع تردده من الاهتزاز، أي عدد من الاهتزازات في الثانية الواحدة. ستعود السلسلة ذات التوتر العالي إلى الخلف بسرعة أكبر نحو الشكل المستقيم وبالتالي تكمل المزيد من دورات الاهتزاز في كل ثانية. لهذا السبب، يمكننا أن نستنتج أن تردد الصوت يتناسب مع توتر السلسلة. أيضا سلسلة مع المزيد من الكتلة سيكون لها المزيد من الجمود. لذلك سوف يتخطى الشكل المستقيم أكثر ويتطلب المزيد من الوقت لسحبه مرة أخرى نحو الشكل المستقيم. لذلك، نستنتج أن التردد يتناسب عكسيا مع كتلة السلسلة. أخيرًا يكون التشوه الطويل أكثر قدرة على التشوه، وبالتالي سيستغرق وقتًا أطول للعودة إلى الشكل المستقيم. لذلك نستنتج أن التردد يتناسب عكسيا مع طول السلسلة. عند تجميع هذه الاستنتاجات، يجب أن نتوقع أن يكون تواتر الصوت الناتج عن سلسلة الغيتار متناسقًا مع T / LM. في الواقع، يطيع التردد المعادلة f2 = T / 4LM.

لاحظ أنه لا يوجد مكان في هذه المعادلة يلعب دور الجاذبية. لذلك يبدو الصوت الناتج عن سلسلة الغيتار نفسه بغض النظر عن مدى قوة الجاذبية (طالما أن الجاذبية ليست قوية مثل كسر السلسلة أو إتلافها). قلت إن السلسلة الاهتزازية تحاول باستمرار العودة إلى الشكل المستقيم. هذا ليس صحيحا تماما. بشكل أكثر دقة، تحاول السلسلة الاهتزازية دائمًا الرجوع إلى حالة التوازن. لسلسلة على الغيتار، حالة توازنه بشكل فعال شكل مستقيم. في المقابل، بالنسبة لخط الطاقة الثقيل المدبب بين قطبين، فإن حالة التوازن الخاصة به هي قوس متدلي إلى الأسفل. يمكن لخط الطاقة أن يهتز ويخلق صوتًا، تمامًا مثل سلسلة الغيتار، لكنه لن يهتز ذهابًا وإيابًا حول شكل مستقيم. سوف يهتز ذهابًا وإيابًا حول حالة التوازن المتدلية. تؤثر الجاذبية على حالة توازن السلك. ولكن نظرًا لأن الصوت يتم إنشاؤه بواسطة السلك الذي يهتز حول حالة توازنه، فإن الجاذبية لا تؤثر على قدرة السلك على إنشاء صوت (بصرف النظر عن حقيقة أنه قد يسهم قليلاً من التوتر في سلك ثقيل).

لاحظ أنه بالمعنى الدقيق للكلمة، هناك الكثير من الجاذبية على محطة فضائية في المدار. يطفو رواد الفضاء على متن محطة فضائية لأنهم في حالة من السقوط المستمر مع المحطة الفضائية، وليس بسبب عدم وجود خطورة. هل يمكن أن نسمي هذا نقص الجاذبية الظاهرة. في أي حال، ليس للجاذبية الحقيقية ولا للجاذبية الظاهرة أي تأثير على قدرة سلسلة الغيتار على إنشاء صوت. شيء له تأثير هو الهواء. يمكن أن ينتقل الصوت فقط من أوتار الجيتار وجسمه إلى آذان الإنسان إذا كان هناك بعض الهواء على طول الطريق لنقل الصوت. في فراغ الفضاء، هناك فعليا لا يوجد هواء. لهذا السبب، لا يمكن أن ينتقل الصوت عبر الفضاء. بمعنى آخر، إذا غادر رائد فضاء محطته الفضائية المليئة بالهواء وأخذ غيتاره إلى الفضاء على سير في الفضاء، فلن يتمكن رائد فضاء آخر من سماع الجيتار وهو يلعب. ستظل سلاسل الجيتار تهتز تمامًا عند النقر عليها. ولكن لا يوجد هواء لنقل الصوت من الأوتار وجسم الغيتار إلى آذان رواد الفضاء الآخرين. سيكون بوسع رائد الفضاء الذي يعزف على الجيتار أن يسمعها، لأن الاهتزازات يمكنها أن تنتقل مباشرة من جسم الجيتار عبر جسمه إلى أذنيه دون الحاجة إلى المرور عبر الهواء. لكن بالنسبة إلى أي شخص آخر، فإن الغيتار الذي تم نثره في الفضاء المفتوح لا ينتج أي صوت. مرة أخرى، هذا لا علاقة له بنقص الجاذبية، ولكنه نتيجة لقلة الهواء.

المواضيع: الجاذبية، والغيتار، والصوت، والفراغ