Dźwięk i jego właściwości

Dźwięk jest obiektywnym zjawiskiem fizycznym. Jego źródłem jest każdy elastyczny korpus zdolny do wytwarzania mechaniczny wibracje. W rezultacie powstają fale dźwiękowe, które docierają do ucha ludzkiego z powietrzem. Postrzega fale i przekształca je w impulsy nerwowe, które są przekazywane do mózgu i przetwarzane przez jego półkule. W rezultacie osoba staje się świadoma określonego dźwięku.

Istnieją trzy kategorie dźwięków:

1. Musical – mieć określoną wysokość, objętość, znaczek i inne cechy; uważane są za najlepiej zorganizowane, wyróżniają się bogactwem dynamiki i znaczek Właściwości.
2. Hałas – dźwięki o nieokreślonej wysokości. Należą do nich szum morza, gwizdy wiatru, skrzypienie, kliknięcia i wiele innych.
3. Brzmi bez skoncentrowanej wysokości dźwięku .

Do tworzenia kompozycji wykorzystywane są tylko dźwięki muzyczne, sporadycznie – hałas.

fale dźwiękowe

Jest to rozrzedzenie i kondensacja dźwięku w ośrodku sprężystym, czyli przewodzącym dźwięk. Kiedy mechaniczny nastąpiła wibracja ciała, fala rozchodzi się przez ośrodek przewodzący dźwięk: powietrze, wodę, gaz i różne ciecze. Propagacja zachodzi z różną szybkością, która zależy od konkretnego ośrodka i jego elastyczności. W powietrzu ten wskaźnik fali dźwiękowej wynosi 330-340 m / s, w wodzie – 1450 m / s.

Fala dźwiękowa jest niewidoczna, ale słyszalna dla człowieka, ponieważ wpływa na bębenki uszne. Potrzebuje środka do rozprzestrzeniania się. Naukowcy udowodnili, że w próżni, czyli przestrzeni bez powietrza, fala dźwiękowa może powstawać, ale nie może się rozchodzić.

Odbiorniki dźwięku

To nazwa urządzeń, które odbierają energię dźwięku, mierzą charakterystykę fali dźwiękowej (ciśnienie, intensywność, prędkość itp.) i przekształcają ją w inną energię. Aby odbierać dźwięk w różnych środowiskach, używane są:

• mikrofony – dla przestrzeni powietrznej ;
• geofony – do percepcji dźwięków skorupy ziemskiej;
• hydrofony – odbierać dźwięk w wodzie.

Istnieją naturalne odbiorniki dźwięku – aparaty słuchowe ludzi i zwierząt – oraz techniczne. Kiedy ciało elastyczne oscyluje, powstałe fale po pewnym czasie docierają do narządu słuchu. Bębenek bębenkowy wibruje z częstotliwością odpowiadającą częstotliwości źródła dźwięku. Te drżenia są przekazywane do nerwu słuchowego i wysyłają impulsy do mózgu w celu dalszego przetwarzania. W ten sposób u ludzi i zwierząt pojawiają się pewne wrażenia dźwiękowe.

Techniczne odbiorniki dźwięku przetwarzają sygnał akustyczny na elektryczny. Dzięki temu dźwięk przenoszony jest na różne odległości, może być nagrywany, wzmacniany, analizowany itp.

Właściwości i cechy dźwięku

Wysokość

Jest to cecha dźwięku, zależna od częstotliwości, z jaką wibruje ciało fizyczne. Jego jednostką miary jest herc ( Hz ): liczba okresowych wibracji dźwięku w ciągu 1 sekundy. W zależności od częstotliwości drgań rozróżnia się dźwięki:

• niskiej częstotliwości – z niewielką liczbą oscylacji (nie większą niż 300 Hz );
• średni -frequency – dźwięki oscylujące z częstotliwością 300-3,000 Hz ;
• wysokiej częstotliwości – o liczbie oscylacji przekraczającej 3,000 Hz .

Czas

Aby określić tę charakterystykę dźwięku, konieczne jest zmierzenie czasu trwania drgań ciała emitującego dźwięk. Dźwięk muzyczny trwa od 0.015 do 0.02 s. do kilku minut. Najdłuższy dźwięk wytwarza pedał organowy.

objętość

W inny sposób ta cecha nazywana jest mocą dźwięku, która jest określana przez amplitudę drgań: im większa, tym głośniejszy dźwięk i odwrotnie. Głośność mierzona jest w decybelach (dB). W teorii muzyki gradacja służy do wskazania siły dźwięku, z jaką konieczne jest odtworzenie kompozycji:

• silny;
• fortepian;
• mezzosopran;
• fortepian mezzosopranowy;
• fortissimus;
• pianissimo;
• forte-fortissimo;
• fortepian-pianissimo itp.

Inna cecha jest ściśle związana z głośnością dźwięku w praktyce muzycznej – dynamika. Dzięki dynamicznym odcieniom możesz nadać kompozycji określony kształt.

Osiąga się je dzięki umiejętnościom wykonawcy, właściwościom akustycznym pomieszczenia i instrumentom muzycznym.

Inne cechy

Amplituda

To cecha, która wpływa na głośność dźwięku. Amplituda to połowa różnicy między maksymalną i minimalną wartością gęstości.

Skład spektralny

Widmo to rozkład fali dźwiękowej w częstotliwość m na drgania harmoniczne. Ludzkie ucho odbiera dźwięk w zależności od częstotliwości tworzących falę dźwiękową. Określają wysokość dźwięku: wysokie częstotliwości dają wysokie tony i odwrotnie. Dźwięk muzyczny ma kilka tonów:

1. Fundamentalny – ton, który odpowiada minimalnej częstotliwości z całkowitej częstotliwości ustawionej dla danego dźwięku.
2. Podtekst to ton, który odpowiada wszystkim innym częstotliwości . Istnieją harmoniczne podteksty z częstotliwości które są wielokrotnościami częstotliwości podstawowej.

Dźwięki muzyczne, które mają ten sam ton podstawowy, wyróżniają się znaczek . Jest to określane przez amplitudy i częstotliwości alikwotów, a także przez wzrost amplitudy na początku i na końcu dźwięku.

Intensywność

Jest to nazwa nadana energii, która jest przenoszona przez falę dźwiękową przez pewien czas przez dowolną powierzchnię. Kolejna cecha bezpośrednio zależy od intensywności – głośność. Określa go amplituda oscylacji fali dźwiękowej. W odniesieniu do percepcji przez ludzkie narządy słuchu rozróżnia się próg słyszenia – minimalne natężenie dostępne dla percepcji człowieka. Granica, poza którą ucho nie jest w stanie odczuć natężenia fali dźwiękowej bez bólu, nazywa się progiem bólu.

Zależy to również od częstotliwości dźwięku.

Timbre

W przeciwnym razie nazywa się to kolorowaniem dźwięku. The znaczek zależy od kilku czynników: urządzenia źródła dźwięku, materiału, rozmiaru i kształtu. Barwa zmiany spowodowane różnymi efektami muzycznymi. W praktyce muzycznej ta właściwość wpływa na ekspresję dzieła. Barwa nadaje melodii charakterystyczny dźwięk.

O niesłyszalnych dźwiękach

Jeśli chodzi o percepcję przez ludzkie ucho, ultradźwięki (o częstotliwości powyżej 20,000 XNUMX Hz ) i infradźwięki (poniżej 16 kHz). Nazywa się je niesłyszalnymi, ponieważ narządy słuchu ludzi ich nie dostrzegają. Ultradźwięki i infradźwięki są słyszalne dla niektórych zwierząt; są rejestrowane przez instrumenty.

Cechą fali infradźwiękowej jest zdolność przechodzenia przez inne medium, ponieważ atmosfera, woda lub skorupa ziemska słabo ją pochłaniają. Dlatego rozprzestrzenia się na duże odległości. Źródłem fal w przyrodzie są trzęsienia ziemi, silne wiatry, erupcje wulkanów. Dzięki specjalnym urządzeniom, które wychwytują takie fale, można przewidzieć pojawienie się tsunami i określić epicentrum trzęsienia ziemi. Istnieją również sztuczne źródła infradźwięków: turbiny, silniki, wybuchy podziemne i naziemne, strzały z broni palnej.

Fale ultradźwiękowe mają wyjątkową właściwość: tworzą ukierunkowaną wiązkę jak światło. Są dobrze przewodzone przez ciecze i ciała stałe, słabo przez gazy. Im wyższa częstotliwość ultradźwięków, tym intensywniej się rozchodzi. W naturze pojawia się podczas grzmotów, szumu wodospadu, deszczu, wiatru.

Niektóre zwierzęta rozmnażają się samodzielnie – nietoperze, wieloryby, delfiny i gryzonie.

Dźwięki w życiu człowieka

Ludzkie ucho jest bardzo wrażliwe ze względu na elastyczność błony bębenkowej. Szczyt percepcji słuchowej ludzi przypada na młode lata, kiedy ta cecha narządu słuchu nie została jeszcze utracona, a osoba słyszy dźwięki o częstotliwości 20 kHz. W starszym wieku ludzie, niezależnie od płci, gorzej odbierają fale dźwiękowe: słyszą tylko częstotliwość nie większą niż 12-14 kHz.

Interesujące fakty

1. Jeśli górny próg częstotliwości odbieranych przez ludzkie ucho wynosi 20,000 XNUMX Hz , wtedy dolna to 16 Hz . Infradźwięki, w których częstotliwości mniej niż 16 Hz , a także ultradźwięki (powyżej 20,000 XNUMX Hz ), ludzkie narządy słuchu nie dostrzegają.
2. WHO ustaliło, że osoba może bezpiecznie słuchać każdego dźwięku o głośności nieprzekraczającej 85 dB przez 8 godzin.
3. Do odbioru dźwięku przez ucho ludzkie konieczne jest, aby trwał on co najmniej 0.015 sekundy.
4. Ultradźwięków nie słychać, ale można je poczuć. Jeśli włożysz rękę do płynu, który przewodzi ultradźwięki, pojawi się ostry ból. Ponadto ultradźwięki są w stanie niszczyć metal, oczyszczać powietrze i niszczyć żywe komórki.

Zamiast wyjścia

Dźwięk jest podstawą każdego utworu muzycznego. Właściwości dźwięku, jego właściwości umożliwiają tworzenie różnorodnych kompozycji. W zależności od wysokości dźwięku, czasu trwania, głośności, amplitudy lub znaczek , są różne dźwięki. Do tworzenia utworów używa się głównie dźwięków muzycznych, dla których określana jest wysokość tonu.