כאשר אנחנו שומעים צליל כלשהו, נשאלת השאלה מה בדיוק צריך להגיע לאוזנינו כדי שנשמע אותו? האם האוויר היוצא ממקור הצלילים חייב לעשות בעצמו את כל הדרך עד אלינו, או שמא מגיע משהו אחר?
אתם מוזמנים לצפות בהדגמה מתוך המופע "פיסיקה בכיף" עם ד"ר משה רשפון, שעונה על השאלה באמצעות שני ניסויים אלגנטיים:
בהדגמה שבסרטון אנו מקבלים את התשובה לשאלה באמצעות שני ניסויים: נגינה בחצוצרה ותותח טבעות עשן.
בניסוי אחד מתנדבת מהקהל מנגנת בחצוצרה שהפתח שלה מכוסה בקרום של סבון. אף שפעמון החצוצרה (הפתח הקדמי שלה) חסום בקרום של בועת סבון, והבועה מתנפחת והולכת תוך כדי נגינה, צלילי החצוצרה נשמעים היטב בחדר.
בניסוי השני יש לנו תותח של טבעות עשן הבנוי מגליל גדול שעל דופן אחת שלו מתוחה רצועת גומי, ואילו בדופן השנייה פתוח פתח צר. כאשר אנו ממלאים את התותח בעשן או בערפל ו"מצליפים" (מותחים ועוזבים) ברצועת הגומי האחורית שלו, שומעים רעש חזק, והתותח משגר לאוויר טבעת של עשן. מה שההדגמה מראה הוא שהקול של צליפת הגומי מגיע לאוזננו ונשמע הרבה לפני שטבעת העשן מגיעה אלינו, ובאופן בלתי תלוי בה. כלומר כשטבעת העשן מגיעה לאוזן אנו מרגישים משב רוח, אבל רעש הצליפה נשמע הרבה קודם.
שני הניסויים הללו, ובמיוחד ניסוי החצוצרה, מדגימים שאין שום צורך שהאוויר היוצא ממקור הקול עצמו יגיע לאוזנינו כדי שנשמע צלילים.
אז מה בכל זאת מגיע לאוזן כשאנחנו שומעים צלילים? ובכן, הקול מתפשט באוויר בצורה של גלים – כלומר סדרה של "הידחסויות" ו"קילושים" (אזורים פחות דחוסים) של האוויר, כפי שאפשר לראות באנימציה שלמטה.
הנקודות השחורות מדמות את חלקיקי הגז שמהם מורכב האוויר. שימו לב שהחלקיקים עצמם לא באמת מתקדמים – הם בסך הכול נעים קצת קדימה ואז קצת אחורה. אם אינכם משוכנעים, התמקדו בחלקיק ספציפי ועקבו אחר תנועתו. רק הגל, או ה"הפרעה", מתקדמים באוויר.
מהירות הקול באוויר היא בעצם המהירות שבה הגל מתפשט באוויר, והיא מהירה מאוד: קרוב ל-340 מטרים לשנייה (כ-1,200 קמ"ש). לכן בניסוי תותח העשן אנחנו שומעים את צליפת הגומי הרבה לפני שזרם האוויר מהתותח עצמו מגיע אלינו.
