Височината на звука, неговата сила и тембър

Възприемането на височината на звука и други свойства се определя от характеристиките на акустичната вълна. Това са същите характеристики като тези, присъщи на всяка механична вълна, а именно период, честота, амплитуда на вибрациите. Субективните усещания за звук не зависят от дължината и скоростта на вълната. В тази статия ще разгледаме физиката на звука. Какво определя височината и тембъра?? Защо възприемаме някои звуци като силни, а други - като тихи?? Отговорите на тези и други въпроси ще намерите в статията.

Височина на звука

От какво зависи височината?? За да разберем това, нека направим прост експеримент. Вземете гъвкава дълга линийка, за предпочитане алуминиева.

Притиснете го към плота, като избутате ръба му силно навън. Докоснете с пръст свободния ръб на линийката - тя ще потрепери, но движението ѝ ще е безшумно. Сега нека доближим линийката до нас, така че по-малката част от обхвата за слушане да се простира над ръба на плота на масата. Нека отново натиснем линийката. Ръбът му ще вибрира много по-бързо и с по-малка амплитуда и ще чуем характерния звук. Така че можем да заключим, че за да се генерира звук, честотата на вибрациите трябва да бъде поне определена стойност. Долна граница на звуковия диапазон честотата е 20 Hz, а горната граница е 20 000 Hz.

Нека да продължим експеримента. Съкратете още повече свободния край на линийката и я пуснете отново в движение. Можете да видите, че звукът се променя и става по-висок. Както показва експериментът? Доказва, че височината на звука зависи от честотата и амплитудата на източника му.

Силата на звука

За да изследваме силата на звука, използваме камертон - специален инструмент за изследване на свойствата на звука. Съществуват различни дължини на вилиците за настройка. Те вибрират при удар с чукчето. Големите камертони вибрират по-бавно и издават слаб звук. По-малките камертони вибрират по-често и издават различен звук.

Натиснете камертона и се вслушайте. Звукът избледнява с течение на времето. Защо това е така?? Колкото по-силен е звукът, толкова по-слаба е амплитудата на вибриращите стъпала. Те вибрират леко, което означава също, че амплитудата на вибрациите на въздушните молекули е намалена. Колкото по-ниска е тя, толкова по-тихо звучи. Това твърдение е вярно за звуци с еднаква честота. Оказва се, че както височината, така и силата на звука зависят от амплитудата на вълната.

Възприемане на звуци с различна сила на звука

Горното създава впечатление, че колкото по-силен е звукът, толкова по-ясно го чуваме и толкова по-фини са промените, които можем да открием. Това не е. Ако накарате тялото да вибрира с много голяма амплитуда, но с ниска честота, звукът едва се чува. Факт е, че в целия звуков диапазон (20-20 kHz) звуковите вибрации на дихателната система имат обхват от приблизително 1 kHz. Hz), нашето ухо е най-чувствително за чуване на тези честоти е най-доброто Разпознава звуци с честота около 1 KHz. човешкият слух е най-чувствителен към тези честоти. Такива звуци ни се струват най-силни. Предупредителните сигнали, сирените са настроени точно на 1 kHz.

Нива на силата на звука на различните звуци

В таблицата са показани често срещани звуци и тяхната сила в децибели.

Timbre

Височината и силата на звука се определят от честотата и амплитудата на вълната. Тези характеристики не влияят на тембъра. Нека вземем два източника на звук с еднаква височина, за да разберем, защо те имат различен тембър.

Първият инструмент е камертон, който звучи на 440 Hz (нота "А" от първа октава), вторият - на флейта, а третият - на китара. Използвайте музикални инструменти, за да изсвирите същата нота като камертона. И трите са с еднаква височина, но звучат различно, с различен тембър. Какво го причинява? Това е свързано с трептенето на звуковата вълна. Движението, което акустичната вълна със сложни звуци извършва, се нарича нехармонично трептене. Вълната се колебае с различна сила и честота в различните области. Тези обертонове, които се различават по сила и височина, се наричат обертонове.

Не бива да бъркате височината на тона и тембъра. Физиката на звука е такава, че ако "смесите" допълнителен, по-висок звук с основния звук, ще получите така наречения тембър. Той се определя от силата на звука и броя на обертоновете. Честотата на обертоновете е кратна на честотата на най-ниския тон, т.е. е. то е цял брой пъти по-голямо - 2, 3, 4 и т.н. д. Най-ниският тон се нарича основен тон и определя височината на тона, а обертоновете влияят на тембъра.

Има звуци, които изобщо не съдържат обертонове, като например мелодията. Ако нанесете движението на звуковите вълни върху графика, ще получите синусоидална вълна. Такива вибрации се наричат хармонични. Камертонът издава само основния тон. Този вид звук често се нарича скучен, безцветен.

Когато звукът има много високи обертонове, той става груб. Ниските обертонове придават на звука меко, кадифено качество. Всеки музикален инструмент, гласът има свой собствен набор от обертонове. Комбинацията от основните и обертоновете придава на звука уникален характер - темброва окраска.