Tonalitatea, intensitatea și timbrul sunetului

Percepția noastră asupra înălțimii sunetului și a altor proprietăți este determinată de caracteristicile undelor acustice. Acestea sunt aceleași caracteristici care sunt inerente oricărei unde mecanice, și anume perioada, frecvența, amplitudinea de vibrație. Senzația subiectivă a sunetului nu depinde de lungimea de undă și de viteză. În acest articol vom analiza fizica sunetului. Înălțimea și timbrul - cum sunt definite? De ce percepem unele sunete ca fiind puternice și altele ca fiind silențioase?? Răspunsurile la aceste și alte întrebări vor fi date în articolul.

înălțimea sunetului

De ce depinde pasul?? Pentru a înțelege acest lucru, să realizăm un experiment simplu. Să luăm o riglă lungă și flexibilă, de preferință din aluminiu.

Apăsați-l pe masă, împingând puternic marginea. degetul mare pe marginea liberă a riglei - aceasta va tremura, dar mișcarea sa va fi silențioasă. Acum să aducem rigla aproape de noi, astfel încât partea mai mică să iasă în afară de marginea mesei. Lovește din nou rigla. Marginea sa vibrează mult mai repede și mai puțin violent, iar noi auzim zgomotul caracteristic. Se poate deduce că, pentru a produce sunetul, frecvența vibrațiilor trebuie să fie cel puțin o anumită valoare. Limita inferioară gama de sunet frecvența este de 20 Hz, iar frecvența superioară este de 20 000 Hz.

Să continuăm experimentul. Scurtați în continuare marginea liberă a riglei și puneți-o din nou în mișcare. Veți observa că sunetul s-a schimbat, este mai înalt. Ce demonstrează experimentul? El demonstrează că înălțimea unui sunet depinde de frecvența și amplitudinea sursei sale.

Intensitatea sunetului

Studiați intensitatea sonoră prin utilizarea diapazonului, un instrument special conceput pentru a studia proprietățile sunetului. Există diferite lungimi ale diapazonului. Ele vibrează atunci când sunt lovite cu un ciocan. Diapele mari vibrează mai încet și produc un sunet grav. Cele mici vibrează des și au un ton diferit.

Atingeți diapazonul și ascultați. Sunetul devine mai slab în timp. De ce este așa?? Cu cât sunetul este mai puternic, cu atât mai slabă este amplitudinea diapazonului. Ele vibrează mai puțin puternic, ceea ce înseamnă că amplitudinea moleculelor de aer vibrează mai puțin. Cu cât este mai jos, cu atât sunetul este mai liniștit. Acest lucru este valabil pentru sunetele de aceeași frecvență. Astfel, se pare că atât înălțimea cât și intensitatea sunetului depind de amplitudinea undei.

Perceperea sunetelor la diferite înălțimi

Din cele de mai sus, s-ar părea că, cu cât sunetul este mai puternic, cu atât îl putem auzi mai clar, cu atât mai multe schimbări subtile putem sesiza. Nu este așa. Fă corpul să vibreze cu amplitudine mare, dar cu o frecvență mică și nu vei putea să o auzi cu acuratețe. Adevărul este că pe toată gama audibilă (20-20 de mii de. Hz) urechea noastră cel mai bun Recunoaște sunete la aproximativ 1 kHz. Auzul uman este cel mai sensibil la aceste frecvențe. Acestea sunt sunetele pe care le auzim cel mai tare. Alarmele și sirenele sunt reglate cu precizie la 1 KHz.

Nivelul de volum al diferitelor sunete

Tabelul prezintă sunete comune și intensitatea lor în decibeli.

Tone

Înălțimea și volumul sunetului sunt determinate, așa cum am stabilit, de frecvența și amplitudinea undei. Timbrul este independent de aceste caracteristici. Luați două surse sonore de aceeași înălțime pentru a înțelege, de ce ei au un timbru diferit.

Primul instrument este diapazonul la 440 Hz (care este o notă A în prima octavă), al doilea este flautul, iar al treilea este chitara. Folosiți un instrument muzical pentru a cânta aceeași notă ca și diapazonul. Toate trei au aceeași înălțime, dar totuși sună diferit, diferit ca timbru. Care este motivul? Este vorba despre modul în care vibrează forma de undă. Mișcarea pe care o face o undă acustică de sunete complexe se numește oscilație nearmonică. O undă în locuri diferite vibrează cu intensități și frecvențe diferite. Aceste supratonuri suplimentare, care diferă în intensitate și înălțime, se numesc supratonuri.

Nu trebuie confundat tonul cu timbrul. Fizica sunetului este de așa natură încât, dacă "amestecați" un sunet suplimentar, mai înalt, în sunetul principal, veți obține ceea ce se numește timbru. Se definește prin volumul și numărul de supratonuri. Armoniile sunt un multiplu al celei mai joase frecvențe de înălțime, adică. е. Este de un număr întreg de ori mai mare - 2, 3, 4 etc. д. Tonul cel mai grav se numește tonul fundamental și este cel care determină înălțimea, în timp ce supratonurile influențează timbrul.

Există unele sunete care nu au nicio supratonă, cum ar fi, de exemplu, acordajul. Dacă reprezentați grafic mișcarea undei sonore, veți obține o undă sinusoidală. Astfel de oscilații se numesc armonice. Tonurile înalte produc doar tonul principal. Un astfel de sunet este deseori denumit surd, incolor.

Atunci când un sunet are multe supratonuri de înaltă frecvență, produce un sunet aspru. Tonurile joase dau un sunet moale, catifelat. Fiecare instrument muzical, vocea are propriul set de tonuri. Armonia dintre fundamentală și supratonalitate oferă un sunet unic, o colorare timbrală precisă.