Výška zvuku, jeho hlasitosť a zafarbenie

Naše vnímanie výšky tónu zvuku a jeho ďalších vlastností je určené charakteristikami akustickej vlny. Ide o rovnaké vlastnosti, ktoré sú vlastné akejkoľvek mechanickej vlne, konkrétne perióde, frekvencii, amplitúda vibrácií. Subjektívne pocity zvuku nezávisia od dĺžky a rýchlosti vlny. V článku budeme analyzovať fyziku zvuku. Výška a zafarbenie — čo ich určuje? Prečo niektoré zvuky vnímame ako hlasné a iné ako tiché? Odpovede na tieto a ďalšie otázky budú uvedené v článku.

Rozstup zvuku

Na čom závisí výška?? Aby sme sa s tým vyrovnali, urobme jednoduchý experiment. Zoberme si flexibilné dlhé pravítko, najlepšie hliníkové.

Stlačíme ho na stôl a silne vytlačíme okraj. Prstom zasiahnite voľný okraj pravítka - bude sa chvieť — ale jeho pohyb bude tichý. Teraz posunieme pravítko bližšie k nám, aby jeho menšia časť vyčnievala cez okraj pracovnej dosky. Poďme znova zasiahnuť vládcu. Jeho okraj bude vibrovať oveľa rýchlejšie a s menšou amplitúdou a budeme počuť charakteristický zvuk. Dospeli sme k záveru: aby sa vyskytol zvuk, frekvencia kmitania musí byť aspoň určitá hodnota. Dolná hranica zo zvuku frekvenčný rozsah je 20 Hz a horná hranica je 20 000 Hz.

Pokračujme v skúsenostiach. Voľný okraj pravítka ešte viac skráťte, znova ho uveďte do pohybu. Je zrejmé, že zvuk sa zmenil, zvýšil sa. Aký je dôkaz experimentu? Dokazuje závislosť výšky tónu zvuku od frekvencie a amplitúdy vibrácií jeho zdroja.

Hlasitosť

Na štúdium hlasitosti použijeme ladičku - špeciálny nástroj na štúdium vlastností zvuku. Existujú ladičky s rôznymi dĺžkami nôh. Vibrujú, ak narazíte na zariadenie kladivom. Veľké ladičky oscilujú pomalšie a vydávajú nízky zvuk. Malí často vibrujú a líšia sa výškou tónu.

Poďme na ladičku a počúvajme. Zvuk časom slabne. Prečo sa to deje? Hlasitosť zvuku sa stráca v dôsledku zníženia amplitúdy kmitania nôh zariadenia. Nevibrujú toľko, čo znamená, že sa znižuje aj amplitúda vibrácií molekúl vzduchu. Čím je nižší, tým tichší zvuk vychádza. Toto tvrdenie platí pre zvuky rovnakej frekvencie. Ukazuje sa, že výška aj hlasitosť zvuku závisia od amplitúdy vlny.

Vnímanie zvukov rôznej hlasitosti

Z vyššie uvedeného sa zdá, že čím hlasnejší je zvuk, tým jasnejšie ho počujeme, tým jemnejšie zmeny môžeme zachytiť. To nie je pravda. Ak necháte telo oscilovať s veľmi veľkou amplitúdou, ale nízkou frekvenciou, potom bude takýto zvuk zle rozlíšiteľný. Faktom je, že v celom rozsahu sluchu (20-20 tisíc. Hz) naše ucho najlepší rozlišuje zvuky okolo 1 kHz. Ľudský sluch je na tieto frekvencie najcitlivejší. Takéto zvuky sa nám zdajú najhlasnejšie. Výstražné signály, sirény sú naladené presne na 1 kHz.

Úroveň hlasitosti rôznych zvukov

Tabuľka zobrazuje bežné zvuky a ich hlasitosť v decibeloch.

Timbre

Výška a hlasitosť zvuku sú určené, ako sme zistili, frekvenciou a amplitúdou vlny. Zafarbenie nezávisí od týchto charakteristík. Zoberme si dva zdroje zvuku rovnakej výšky tónu, aby sme pochopili, prečo oni majú iný zafarbenie.

Prvým nástrojom bude ladička, znejúca na frekvencii 440 Hz (to je la nota prvej oktávy), druhá — flauta, tretia-gitara. Pomocou hudobných nástrojov budeme reprodukovať rovnakú notu, na ktorej znie ladiaca vidlica. Všetky tri majú rovnakú výšku tónu, ale stále znejú inak, inak. Aký je dôvod? Je to všetko o zvláštnostiach vibrácií zvukových vĺn. Pohyb, ktorý vytvára akustická vlna zložitých zvukov, sa nazýva neharmonická oscilácia. Vlna na rôznych miestach kolíše s rôznou silou a frekvenciou. Tieto ďalšie zvuky, ktoré sa líšia hlasitosťou a výškou tónu, sa nazývajú podtext.

Nezamieňajte ihrisko a zafarbenie. Fyzika zvuku je taká, že ak "zmiešate" ďalšie, vyššie k hlavnému zvuku, dostaneme to, čo sa nazýva zafarbenie. Je určená objemom a počtom podtextov. Frekvencia podtónov je násobkom frekvencie najnižšieho tónu,. teda. je väčší o celé číslo — o 2, 3, 4,. atď. . Najnižší tón sa nazýva hlavný, určuje výšku tónu a podtóny ovplyvňujú farbu zafarbenia.

Existujú zvuky, ktoré vôbec neobsahujú podtext, napríklad ladičku. Ak zobrazíte pohyb jeho zvukovej vlny na grafe, dostanete sínusovú vlnu. Takéto oscilácie sa nazývajú harmonické. Ladiaca vidlica vydáva iba hlavný tón. Takýto zvuk sa často nazýva nudný, bezfarebný.

Keď je vo zvuku veľa vysokofrekvenčných podtextov, ukáže sa to ostré. Nízke podtext dať zvuk mäkkosť, zamatovo. Každý hudobné nástroje, hlas má svoju vlastnú sadu podtextov. Je to kombinácia hlavného tónu a podtextu, ktorá dáva jedinečný zvuk, dodáva zvuku určitú farbu zafarbenia.