تسجيل الدخول

تسجيل

الأصوات التي تصدر من كوب القهوة

المؤلف:  جيرل ووكر

المصدر:  سيرك الفيزياء الطائر

الجزء والصفحة:  ص364

2025-08-18

441

صُب الماء الساخن في كوب القهوة، ثم انقر بمفصل إصبعك إما على قاع السطح الخارجي للكوب، أو انقر القاع الداخلي بملعقة أثناء التقليب، ولاحظ التردد. ثم أضف مسحوقا، مسحوق القهوة سريعة الذوبان على سبيل المثال، وانقر مرةً أخرى، ستجد أن التردد الآن أقل بكثير، ولكنه يُعاود الارتفاع مرةً أخرى إلى قيمته الأصلية في غضون بضع دقائق. لماذا انخفض التردد؟ ولماذا عاود الارتفاع مرة أخرى؟

الجواب: حينما تنفر على الكوب بملعقة، فأنت تُحدث اهتزازا في جدران الكوب عند تردُّد معين، وتُحدث بذلك موجات صوتية مؤقتة داخل عمود الماء. ما يهمنا هنا هو التأثير الثاني، أما التأثير الأول فيقل حينما تنقر على قاع الكوب بمفصل إصبعك أو بأي أداة رقيقة أخرى. من بين كل الموجات الصوتية التي تُنتجها، يكون لدى بعضها الطول الموجي الملائم بحيث يتوافق داخل عمود الماء بين القاع المغلق والقمة المفتوحة، ويُشكل ما يُسمى «الرنين». يُعزز هذه الموجات الصوتية بعضها بعضًا، وهو ما ينتج عنه تكوين موجة صوتية كبيرة وواضحة يتسرب بعض الصوت من الماء ويصير مسموعا، ويُقال إن التردد الناتج هو تردد رنان لكوب الماء. يعتمد هذا التردُّد الرنان على ارتفاع عمود الماء، وكذا على سرعة الصوت في الماء. تعتمد سرعة الصوت في أي مادة على كثافة هذه المادة وعلى درجة انضغاطها. عادة ما تتسبب الكثافة الأكبر في سرعة أكبر، أما المواد شديدة الانضغاط، فعادة ما تتسبب في سرعة أبطأ. تبلغ سرعة الصوت في الماء حوالي 1470 مترا في الثانية. عندما يُضاف مسحوق القهوة إلى الماء، تتشكّل فقاعات هواء على حبيبات المسحوق (يكون الهواء ذائباً بالفعل في الماء أو يلتصق بالحبيبات بينما يمتزج المسحوق بالماء). لا تشغل الفقاعات حيزًا كبيرًا (لن تجد سطح الماء يرتفع عند جانبي الكوب)؛ ومِن ثُمَّ لا تغير كثافة الماء كثيرًا. ومع ذلك، تُسبب الفقاعات زيادةً كبيرة في الانضغاط؛ ومن ثمَّ تُقلل من سرعة الصوت في الماء، وهو ما يُقلل بدوره التردُّد الرنان. ومِن ثَمَّ، فالتردُّد الذي تسمعه يقل عندما يُضاف المسحوق.

ولأن معظم الفقاعات يرتفع إلى أعلى، فإنها تصل تدريجيًّا إلى سطح الماء ثم تنفجر، وكلما قل عددها، ازداد التردُّد حتى يعود إلى قيمته الأصلية قبل أن يضاف المسحوق. نظرًا لأن أفضل رسالة كُتبت في هذا الموضوع كانت تتناول مشروب الشوكولاتة الساخنة بدلًا من القهوة، فقد عُرف هذا التغير في التردد باسم «تأثير الشوكولاتة الساخنة».