הבדלים בין גרסאות בדף "קול"

נוספו 23,561 בתים ,  לפני שנתיים
מ
שוחזר מעריכות של 81.218.57.178 (שיחה) לעריכה האחרונה של אלעדב.
מ (שוחזר מעריכות של 81.218.57.178 (שיחה) לעריכה האחרונה של אלעדב.)
{{פירוש נוסף|נוכחי=תנודה של גלים}}
{{מפנה|גל קול|דמות בסדרה "הרובוטריקים"|הרובוטריקים - דמויות#השקרניקים (Decepticons){{!}}הרובוטריקים - דמויות}}
'''קול''' במובן '''צליל''' הוא הפרעה פיזית מחזורית ומתפשטת בחומר, אשר יכולה להיקלט על ידי איבר או מכשיר [[שמיעה]] ולהיות מתורגמת לחוויה חושית שמיעתית. בגלל אופיו המחזורי, הקול הוא סוג של [[גל]], ויכול להתפשט ב[[גז]], [[נוזל]], [[מוצק]] ו[[פלזמה (מצב צבירה)|פלזמה]].
גל הקול מתבטא בשינויי לחץ המתפשטים בחומר, ולכן לפי הגדרה אחרת, הקול הוא רצף מחזורי של דחיסות ודילול [[מולקולה|מולקולריים]], או [[גל אורך|גלי אורך]] שמתפשטים, דרך תווך (החומר בו מתפשט הקול, לדוגמה האוויר, דרכו עובר הקול למשל בשיחה רגילה בין אנשים), הניתן לדחיסה (כל חומר למעט ריק). מייצר הקול נקרא גם מקור הגל. גלי קול ניתנים לתיאור בצורה גרפית, כאשר ציר אחד הוא ציר הזמן או המרחב, והציר השני הוא צפיפות התווך.
 
המונח '''קול''' מתייחס לעיתים באופן ספציפי לקול האנושי, ב[[דיבור]] וב[[זמרה]], שהוא מקרה פרטי, סוג של צליל.
 
==מאפיינים פיזיקליים==
[[קובץ:Sine waves different frequencies.svg|שמאל|ממוזער|250px|גלים סינוסאודליים]]
גלי קול נוצרים בשל עלייה או ירידה ב[[לחץ]] בנקודה או באזור מסוימים של חומר, הנקראת הפרעה. עלייה או ירידת לחץ זו נוצרת כאשר [[מולקולה]] אחת או יותר של החומר נדחפת/ות לכיוון מסוים ולכן מתקרבת ו"נלחצת" אל המולקולות הסמוכות באותו כיוון (מה שיוצר אזור דחוס או לחוץ יותר), ובאותו זמן מתרחקת או נמשכת מהמולקולות שבכיוון המנוגד (מה שיוצר אזור פחות לחוץ/דחוס או דליל יותר). בגלל שכל מולקולה קשורה ב[[כוח המשיכה|כוחות משיכה]] למולקולות שסביבה, נוצר "אפקט דומינו": כל מולקולה שנדחפת, נדחפת אל ודוחפת את המולקולות הבאות באותו כיוון, הן דוחפות את הבאות אחריהן וכך הלאה. מהצד השני, כל מולקולה שנמשכת, מושכת אחריה את המולקולות שמהן היא נמשכה, הן מושכות את הבאות לפניהן וכן הלאה. כך הפרעה בנקודה אחת מתפשטת בהכרח בחומר לכל הכיוונים כשהיא מועברת בין מולקולות סמוכות. כשהלחץ בנקודה מסוימת עובר הלאה, הוא מותיר מיד אחריו תת-לחץ באותה נקודה, ולהפך. כך ההפרעה הופכת מנקודה לכדור מתפשט של לחץ גבוה ונמוך לסירוגין, הגורם לתווך לרעוד או לרטוט.
 
ההפרעה נוצרת על ידי מתן [[אנרגיה קינטית]] למולקולה אחת או יותר של התווך. אנרגיה זו יכולה להימסר על ידי אנרגיה קינטית אחרת (כלומר על ידי פגיעה של חומר אחד בחומר אחר), או על ידי [[אנרגיה]] אחרת. כאשר שני תווכים שונים או יותר (למשל מיתר מתכת, האוויר שסביבו, עור התוף של אוזן) נמצאים בסמוך זה לזה, גל הקול עובר מהאחד אל השני וממשיך להתפשט בו. אפשר לומר שהתווך הראשון יצר הפרעה בתווך השני, התווך השני יצר הפרעה בשלישי וכן הלאה. כך קורה שתווך מסוים מתווך את גל הקול בין התווך הקודם (שהפריע לו) לתווך הבא (שלו הוא מפריע). התופעה שבה שניים או יותר חומרים שאינם נוגעים זה בזה (למשל שני מיתרים בפסנתר, או מיתרי קול אנושיים וכוס זכוכית) מתווכים על ידי חומר שלישי שנמצא ביניהם (למשל אוויר), ולכן רועדים יחדיו עקב אותה ההפרעה, נקראת "הדהוד סימפתטי".
הקול הוא תופעה גלית, וככזה, מתאפיין ב[[תדירות]] ,ב[[מהירות]] וב[[משרעת]] (אמפליטודה). המשרעת היא העוצמה של לחץ גל הקול המשתנה בתוך הגל, או או המרחק בין שיא הלחץ לשיא תת-הלחץ. עוצמת הקול נמדדת בדציבלים (שהוא יחס [[לוגריתם|לוגריתמי]], ובמילים אחרות, אינו יחס ישיר).
 
[[מהירות הקול]] - מהירות הקול תלויה בגורמים רבים, ביניהם סוג, [[טמפרטורה]] ולחץ התווך. למשל, גלי קול עוברים דרך ה[[אוויר]] במהירות שונה מאשר דרך [[מים]]. באוויר, ביום יבש בו הטמפ' היא 20 מעלות, מהירות הקול היא 343 מטרים לשנייה, או כ-1250 קמ"ש.
 
מהירות הקול איטית מאוד יחסית ל[[מהירות האור]]. הבדל זה מסביר לדוגמה את פער הזמנים בין [[ראייה|ראיית]] ה[[ברק]] לבין [[שמיעה|שמיעת]] ה[[רעם]], למרות שהם נוצרים באותו רגע.
 
[[תדירות]] גל הקול היא מספר הרעידות, כלומר מספר הפעמים שהתווך מגיע לשיא הלחץ או לשיא תת-הלחץ בפרק זמן נתון. התדירות נמדדת בהרץ (מספר רעידות בשנייה). האוזן האנושית מסוגלת להבחין בגלי קול שתדירותם היא בטווח שבין 20 לכ-20,000 הרץ. [[בעל חיים|בעלי חיים]] שונים מסוגלים להבחין בטווחים שונים של תדירות קול.
 
==קול כחוויה פסיכו-אקוסטית==
החוויה ה[[פסיכו-אקוסטיקה|פסיכו-אקוסטית]] של הקול, הוא האופן בו הצליל נתפש על ידי [[אדם|בני-אדם]] או [[בעלי-חיים]]. נהוג לאפיין את החוויה שנוצרת כתוצאה מגרוי של [[גלי קול]] [[מחזור (פיזיקה)|מחזוריים]] או מחזוריים-למחצה באמצעות גובה, עוצמה, גוון ומשך.
באופן כללי, הקשר בין החוויה הפסיכו־אקוסטית של הצליל, לבין המאפיינים ה[[פיזיקה|פיזיקליים]] של [[גל קול|גל הקול]] הוא מורכב למדי. עם זאת, יש התאמה ברורה בין מספר מאפיינים בסיסיים של הצליל לתכונות פיזיקליות של הגל, כמתואר להלן. בהמשך יהיה נוח לדמיין את הגל כ[[פונקציה]] המתארת את [[לחץ]] האוויר בכל נקודה ב[[זמן]] וב[[מרחב (פיזיקה)|מרחב]].
 
===עוצמת הצליל===
על אף שהתחושה הנשמעת של '''עוצמת הצליל''' מושפעת מגורמים רבים, יש התאמה ברורה בינה לבין ה[[משרעת]] של גל הקול. אם ניקח גל קול, ונבנה ממנו גל שני על ידי כך שבכל נקודה בזמן ובמרחב נכפיל את לחץ האוויר לפי איזשהו יחס קבוע (ליתר דיוק, נכפיל את ההפרש ביחס ללחץ הממוצע, שהוא בערך אטמוספירה אחת), נקבל שני גלים הנבדלים רק בעוצמתם.
<!-- ציור השוואתי של שתי פונקציות גל -->
במובן הפיזיקלי המדויק, נהוג למדוד עוצמה של קולות (לאו דווקא צלילים) ביחידות של [[דציבל]]. לרוב משתמשים בדציבלים כמדד של עוצמה יחסית (כאשר משווים עוצמות של שני צלילים, למשל), אם כי ניתן להשתמש בהם גם כדי לתאר עוצמה מוחלטת (ביחס לתקן שנקבע) ואז אפשר לחשב את המשרעת של גל הלחץ על סמך העוצמה בדציבלים.
 
ב[[מוזיקה קלאסית]] נהוג לתאר את תחושת העוצמה, או ה[[דינמיקה (מוזיקה)|דינמיקה]], הרצויה באמצעות מילים (שמקורן ב[[איטלקית]]): פיאניסימו, פיאנו, פורטה, פורטיסימו, ועוד. נראה, כי החוויה הרגשית של היצירה מושפעת לא-פחות, ואולי אף יותר, מ'''שינויים''' בעוצמת הצליל. ועל כן גם להם סימנים ומונחים מיוחדים כגון [[קרשנדו]] ו[[דימינואנדו]]. ישנן מספר יצירות של [[מוזיקה אלקטרונית]] בהן העוצמה מוגדרת באופן מדויק, בדציבלים.
 
===גובה הצליל===
{{ערך מורחב|ערך=[[גובה (מוזיקה)]]}}
תחושת '''גובה הצליל''' (ב[[אנגלית]]: Pitch), קשורה ל[[תדירות]] הבסיסית של גל הקול. ככל שהתדירות של הצליל יותר גבוהה כך נשמע הצליל יותר גבוה.
 
[[תדירות]] הצליל נמדדת ביחידות [[הרץ]] כלומר מספר המחזורים של גל הקול ב[[שנייה]]. כאשר [[תזמורת סימפונית]] מכוונת את כליה, זה נעשה על-פי "צליל יחוס" (reference pitch), הצליל [[לה]] שמנוגן על ידי [[אבוב]]. צליל זה מקביל לצליל לה ב[[אוקטבה]] האמצעית של ה[[פסנתר]] - A4. לכיוונון של אבוב זה או כל כלי יחיד כמו פסנתר או [[גיטרה]] היה נהוג להשתמש ב[[קולן]]. כיום יש מכשירי כוונון אלקטרוניים היכולים להתאים עצמם לצלילי ייחוס שונים. בדרך כלל צליל היחוס הוא בתדירות של 440 הרץ, בעבר צליל הייחוס היה בתדירות של 435 הרץ, ובתקופות שונות ובמקומות שונים נבחרו גם תדירויות אחרות.
 
להוציא את שירת האדם וה[[ציפורים]], רוב הקולות בטבע אינם בעלי גובה מוגדר. ייחודם של [[כלי נגינה|כלי הנגינה]] וה[[רמקול]]ים, אם כך, הוא ביכולתם להפיק צלילים בעלי גובה מוגדר. עם זאת, לא כל התרבויות המוזיקליות מבססות את המוזיקה שלהם על פרמטר הגובה. לדוגמה, המוזיקה ב[[אפריקה]] מבוססת על כלים [[אידיופוניים]] בעלי גובה בלתי מוגדר או מוגדר למחצה, המלווים בקולות אנושיים{{הערה|1=דליה כהן, מזרח ומערב במוזיקה, מהדורה שנייה (ירושלים:הוצאת מאגנס, 2006),225-221.}}
 
מרבית כלי-הנגינה מתוכננים (או מסוגלים) לנגן רק [[קבוצה סופית]] מתוך [[אינסוף]] גובהי-הצלילים האפשריים. כלי הקשת וביניהם ה[[כינור]], וכן ה[[טרומבון]] מתייחדים בכך שהם מסוגלים לנגן קבוצה אין סופית ורציפה של תדירויות, אך קבוצה זו היא עדיין חלקית לקבוצת כל הצלילים האפשריים. יתר-על-כן, קטעים מוזיקליים טיפוסיים נבנים על סדרה מצומצמת עוד-יותר של גובהי-צלילים, המכונה [[סולם (מוזיקה)|סולם]].
 
==== תפיסה מוזיקלית של גובה הצליל ====
תחום התדירויות שהאוזן האנושית יכולה לקלוט היא בין 20 הרץ ל-20 [[קילוהרץ]] לערך, אם היא של תינוק. עם ההתבגרות טווח זה יורד עד ל-16 קילוהרץ. ישנם בעלי חיים, כמו [[כלב]]ים ו[[דולפינים]], שיכולים לשמוע אף מעבר לתחום זה. כך למשל, [[לווייתנים]] ודולפינים, משמיעים קולות ומאזינים להדים המוחזרים אליהם כדי להתמצא במרחב ולאתר טורפים ומזון, בדומה ל[[סונאר]] אקטיבי.
 
רוב בני האדם יכולים לזהות [[מרווח (מוזיקה)|מרווח]]ים צליליים של 3 [[סנט (מוזיקה)|סנט]]ים (כלומר, שלוש מאיות של "חצי [[טון (מוזיקה)|טון]]"), כאשר המשך והעוצמה של הצלילים אופטימליים והם נמצאים בתחום הרגישות המקסימלית (בסביבות התדר של 3000 הרץ). ככל שאורך הצליל קצר יותר ועוצמתו נמוכה יותר, כך דרושים מרווחים גדולים יותר על מנת לזהות הפרשי גובה בין שני צלילים. לכן הפרש של 5 סנטים נחשב לחסר משמעות מבחינת התפיסה האנושית.{{הערה|1=דליה כהן, מזרח ומערב במוזיקה, מהדורה שנייה (ירושלים:הוצאת מאגנס, 2006),77-76.}}
 
באמצעות אימון, ניתן לחדד את תפישת הגובה של הצליל וכך לזהות בדיוק רב [[מרווח (מוזיקה)|מרווחים]], כלומר יחסי [[תדירות|תדירויות]] בין צלילים המושמעים באותו זמן או בזמנים סמוכים. שמיעה כזו מכונה [[שמיעה רלטיווית]]. מאידך, אצל רוב האנשים ב[[מדינות המערב]] היכולת לזהות במדויק גובה של צליל, קרויה [[שמיעה אבסולוטית]] ושכיחותה קטנה בהרבה.
 
===גון הצליל===
הגובה והעוצמה של הצליל אינם מספיקים כדי לתאר אותו באופן מלא. לראיה, ניתן להבחין בין צלילים המנוגנים על ידי שני כלים שונים, כגון פסנתר וחליל, גם כאשר הם מנגנים באותה עוצמה ובאותו גובה. ה[[דיבור]] מהווה דוגמה עוד יותר מובהקת לכך, שכן אנו יכולים להבדיל בין שלל [[הברה|הברות]], גם כאשר מקפידים להגות אותן באותו הגובה ובאותה העוצמה. ההפך נכון גם - אנחנו יכולים לזהות כאותה הברה צלילים שונים, גם כאשר הם נהגים בעוצמה ובגובה שונים.
 
מכאן שלצליל יש מרכיבים נוספים, מלבד העוצמה והגובה שלו. ניתן להגדיר את ה'''גוון''' (באנגלית: Timbre) של הצליל כאוסף המאפיינים של החויה הפסיכו-אקוסטית של הצליל שאינם קשורים בעוצמה או בגובה שלו.
 
מההבט הפיזיקלי קל לראות, שניתן לצייר פונקציות רבות ומגוונות שלהן אותה תדירות ואותה משרעת, כמתואר בתרשים. [[קובץ:SameAmplitudeAndFrequencyButDifferent.png|שמאל|ממוזער|250px|שתי פונקציות שונות עם אותה משרעת ואותה תדירות]] ואומנם הצלילים המתאימים לפונקציות אלה ישמעו לנו שונים, אף על פי שנחוש שהם דומים מבחינת העוצמה והגובה. יתר-על-כן, אם נתונה לנו פונקציה כלשהי המתארת את הלחץ באוזננו כפונקציה של הזמן, ניתן לנפח או לכווץ אותה בציר הזמן ובציר הלחץ וכך לשנות את התדירות והמשרעת שלה כרצוננו. מתברר שהצלילים המתוארים על ידי פונקציות אלה ישמעו לאוזננו כבעלי גוון דומה מאוד.
 
הגוון מתאים, אם כן, ל"צורה" של הפונקציה המתארת את הצליל. כלומר לאותם היבטים של הפונקציה שאינם משתנים כאשר מנפחים או מכווצים אותה לאורך הצירים. כפי שהערנו, התכונות הפיזיקליות של משרעת ותדירות אינן חופפות למרכיבים הפסיכו-אקוסטיים המתוארים על ידי עוצמה וגובה. כך גם הצורה של הפונקציה אינה מתאימה בדיוק לתפיסת הגוון. זו מושפעת גם מהגובה ומהעוצמה של הצליל{{הערה|שם=Cohen D|1=[[דליה כהן (סופרת)|דליה כהן]], '''מזרח ומערב במוזיקה''', מהדורה שנייה (ירושלים: הוצאת מאגנס, 2006), 70-66}}, וכן מהאופן בו הצורה של הפונקציה משתנה עם הזמן. למעשה, כפי שהערנו, מגוון גדול של צלילים כלל אינם מחזוריים (נקישות תוף, עיצורים פוצצים), או שהם "מחזוריים-למחצה" (התנועות בדיבור), ואז הצורה של המחזור אינה מוגדרת כלל.
 
[[קובץ:FourierDecomposition.png|שמאל|ממוזער|250px|הפונקציה המחזורית (בשחור) היא הסכום של שתי פונקציות הסינוס (בסגול ובכתום). [[התמרת פורייה]] מאפשרת להציג כל פונקציה מחזורית כצירוף ליניארי של פונקציות [[סינוס (טריגונומטריה)|סינוס]] ו[[קוסינוס]]]]
 
השערות בחלקים שונים של [[אוזן|שבלול האוזן]] מגיבות לתדרים שונים. כך שגל הקול הפוגע בעור התוף מפורק כבר ברמה המכנית למרכיבי תדר שונים, לפני שהוא מתורגם לגירויים עצביים. פירוק זה עוזר לנו לשמוע צלילים בו-זמניים. למשל, אם שני כלים מנגנים בו-זמנית בגבהים שונים, לא יהיה לנו קשה להפנות את הקשב מאחד לשני.
 
העובדה שפירוק כזה מתרחש באוזן מרמזת, שעל מנת להבין את מושג הגוון יותר בדיוק עלינו להסתכל לא על הפונקציה המתארת את הצליל אלא על צורתה המותמרת. הצליל שרוב [[כלי נגינה|כלי הנגינה]] מפיקים, גם כאשר הם מנגנים תו בודד, מתפרק למספר גלי סינוס, או למספר תדרים. אם הפונקציה מחזורית, התדירות הנמוכה ביותר, המכונה תדירות הבסיס, מתאימה למחזור של הפונקציה. תדירות הבסיס היא הקובעת את תחושת הגובה של הצליל. שאר התדירויות תהיינה (במקרה של צליל מחזורי) כפולות שלמות של תדירות הבסיס. הצלילים המתאימים למרכיבי התדר האלה מכונים [[צלילים עיליים]] של הכלי. ה[[מופע]] של הצליליים העיליים אינו מורגש. הגוון של הצליל נקבע, אם-כן, רק לפי העוצמה היחסית של הצלילים העיליים המרכיבים אותו. במילים אחרות, הגוון מתאים, פחות-או-יותר, לצורה של הערך המוחלט של הפונקציה המותמרת.
 
==קול כאמצעי תקשורת==
[[קובץ:Ear.jpg|שמאל|ממוזער|150px|[[אוזן]]]]
בעלי חיים רבים מתקשרים באמצעות קול. האיבר האחראי לקליטת גלי הקול והמרתם לאותות חשמליים אותם יכול לפרש ה[[מוח]] הוא '''ה[[אוזן]]'''. האוזן כוללת מנגנונים המגבירים את תנודות האוויר וממירים אותן לאותות חשמליים, אותן מפרש המוח כקול.
 
קיים טווח תדירויות ש[[בן אדם|בני אדם]] מסוגלים לשמוע אשר אצל רוב בני האדם נע בין 20 [[הרץ]] ל-20 קילוהרץ, אך תחום התדירויות שבו רגישותה של אוזן האדם מקסימלית הוא רק עד 4,000 הרץ (זהו בערך תחום התדרים שמועבר ב[[טלפון]]). [[אולטרה סאונד]] (בעברית: '''על קול''') הוא קול בתדירות הגבוהה מהתדירות הגבוהה ביותר שאדם יכול לשמוע (בדרך-כלל מעל 20 [[קילוהרץ]]). כמה [[בעלי חיים]], כגון [[כלב|כלבים]], [[דולפין|דולפינים]] ו[[עטלפים]], יכולים לשמוע תדירויות גבוהות יותר מהאדם, ולפיכך הם יכולים לשמוע אולטרה סאונד (בתדירויות מסוימות).
 
בעלי חיים יוצרים קולות שונים על-מנת להתקשר ביניהם או להשמיע אזהרה לבעלי חיים אחרים. יש מקרים שבהם הצליל של בעלי החיים הוא מחוץ לתחום השמיעה של בני האדם. פילים לדוגמה מתקשרים בתחום התדר הנמוך מתחת ל-20 [[הרץ]].
 
מכלול הקולות שבהם בני אדם משתמשים ל[[תקשורת]] נקרא [[דיבור]], ומערכת של מסרים ואותות שונים שיש להם משמעות נקראת [[שפה]].
 
==תלות מהירות הקול באוויר בטמפרטורה==
הגורם המשפיע ביותר על [[מהירות הקול]] ב[[אוויר]] הוא הטמפרטורה.{{ש}}
היחס בין טמפרטורת האוויר למהירות הקול נתון במשוואה: <math>v=331.8\sqrt{\frac{T+273}{273}}</math>{{ש}}
<math>v</math> - מהירות הקול במטרים לשנייה.{{ש}}
<math>T</math> - טמפרטורת האוויר במעלות [[צלזיוס]].
 
== ראו גם ==
* [[גל]]
* [[אקוסטיקה]]
* [[מיתרי הקול]]
* [[שמיעה]]
* [[שקט]]
* [[עיבוד אותות קול]]
* [[אפקט דופלר]]
* [[מוזיקה]]
* [[אולטרה סאונד]]
* [[פלסט]]
 
== קישורים חיצוניים ==
{{מיזמים|ויקימילון=קול|ויקישיתוף=Category:Sound|שם ויקישיתוף=קול|ויקימילון 2=גל קול}}
* רמי אריאלי - מכון ויצמן, [http://stwww.weizmann.ac.il/communication/Ch-4/FC4s6p1.htm "מערכות מתוקשרות"] - דפים רבים ומידע מפורט במגוון תחומים בנושא קול, תקשורת, מוזיקה ודיבור
* [http://www.tapuz.co.il/tapuzforum/main/articles/article.asp?forumId=592&a=31239&c=3921&sc=0&ssc=0 צלילים-מה שרציתם לדעת ולא העזתם לשאול]
* {{הארץ|בלייק גופניק, [[ניו יורק טיימס]]|את התערוכה הזו אתם חייבים לשמוע|1.2141978|17 באוקטובר 2013}}
* {{הארץ|דורון חלוץ|ההיסטוריה של הצלילים והרעשים. ראיון עם חוקרת הסאונד אמילי תומפסון|1.2562285|11 בפברואר 2015}}
* {{הארץ|דפנה ארד|מה קורה לנו כשאנחנו שומעים קולות מלחמה|1.3011699|21 ביולי 2016}}
 
==הערות שוליים==
{{הערות שוליים}}
 
{{גלים}}
 
[[קטגוריה:שמיעה|*]]
[[קטגוריה:אקוסטיקה|*]]