Флуктуация на звука. Източници на звук и звукови вибрации. За да съществува звук

Звукова вълна (звукови вибрации) е механична вибрация на молекулите на вещество (например въздух), предавана в пространството.

Но не всяко трептящо тяло е източник на звук. Например, осцилираща тежест, окачена на нишка или пружина, не издава звук. Металната линийка също ще спре да звучи, ако я преместите нагоре в менгеме и по този начин удължите свободния край, така че честотата му на трептене да стане по-малка от 20 Hz. Изследванията показват, че човешкото ухо е в състояние да възприема като звук механичните вибрации на телата, възникващи с честота от 20 Hz до 20 000 Hz. Следователно вибрациите, чиито честоти са в този диапазон, се наричат звукови. Механичните вибрации, чиято честота надвишава 20 000 Hz, се наричат ултразвукови, а вибрациите с честоти под 20 Hz - инфразвукови. Трябва да се отбележи, че тези граници на звуковия диапазон са произволни, тъй като зависят от възрастта на хората и индивидуалните характеристики на техния слухов апарат. Обикновено с възрастта горната граница на честотата на възприеманите звуци намалява значително - някои по-възрастни хора могат да чуват звуци с честоти, които не надвишават 6000 Hz. Децата, напротив, могат да възприемат звуци, чиято честота е малко повече от 20 000 Hz. Някои животни чуват трептения, чиито честоти са по-големи от 20 000 Hz или по-малко от 20 Hz. Светът е изпълнен с голямо разнообразие от звуци: тиктакане на часовници и тътен на двигатели, шумолене на листа и вой на вятъра, пеене на птици и гласове на хора. За това как се раждат звуците и какво представляват, хората започнаха да гадаят много отдавна. Те забелязали, например, че звукът се създава от тела, вибриращи във въздуха. Дори древногръцкият философ и учен-енциклопедист Аристотел, въз основа на наблюдения, правилно обяснява естеството на звука, вярвайки, че звучащото тяло създава алтернативно компресиране и разреждане на въздуха. Така една трептяща струна сега компресира, след това разрежда въздуха и поради еластичността на въздуха тези редуващи се влияния се предават по-нататък в пространството - от слой на слой възникват еластични вълни. Достигайки до ухото ни, те въздействат върху тъпанчетата и предизвикват усещане за звук. На ухо човек възприема еластични вълни с честота в диапазона от около 16 Hz до 20 kHz (1 Hz - 1 трептене в секунда). В съответствие с това еластичните вълни във всяка среда, чиито честоти лежат в посочените граници, се наричат звукови вълни или просто звук. Във въздуха при температура 0°C и нормално налягане звукът се разпространява със скорост 330 m/s, в морска вода - около 1500 m/s, при някои метали скоростта на звука достига 7000 m/s. Еластични вълни с честота по-малка от 16 Hz се наричат инфразвук, а вълните, чиято честота надвишава 20 kHz, се наричат ултразвук.

Източник на звук в газове и течности могат да бъдат не само вибриращи тела. Например, куршум и стрела свирят в полет, вятърът вие. И ревът на турбореактивен самолет се състои не само от шума на работните блокове - вентилатор, компресор, турбина, горивна камера и т.н., но и от шума на реактивен поток, вихър, турбулентни въздушни потоци, които възникват, когато самолетът се движи наоколо с висока скорост. Тяло, което бързо се втурва във въздуха или водата, сякаш прекъсва потока около него, периодично генерира области на разреждане и компресия в средата. Резултатът е звукови вълни. Звукът може да се разпространява под формата на надлъжни и напречни вълни. В газообразна и течна среда възникват само надлъжни вълни, когато осцилаторното движение на частиците се случва само в посоката, в която се разпространява вълната. IN твърди веществаосвен надлъжните вълни възникват и напречни вълни, когато частиците на средата осцилират в посоки, перпендикулярни на посоката на разпространение на вълната. Там, удряйки струната, перпендикулярно на нейната посока, караме вълната да тече по струната. Човешкото ухо не е еднакво възприемчиво към звуци с различни честоти. Той е най-чувствителен към честоти от 1000 до 4000 Hz. При много висока интензивност вълните вече не се възприемат като звук, причинявайки усещане за притискаща болка в ушите. Стойност на интензитета звукови вълнипри който това се случва се нарича праг на болка. Понятията за тон и тембър на звука също са важни при изучаването на звука. Всеки реален звук, независимо дали става дума за човешки глас или свирене на музикален инструмент, не е просто хармонично трептене, а един вид смес от много хармонични вибрациис определен набор от честоти. Този с най-ниска честота се нарича основен тон, останалите са обертонове. Различен брой обертонове, присъщи на даден звук, му придава специален цвят - тембър. Разликата между един и друг тембър се дължи не само на броя, но и на интензивността на обертоновете, които придружават звука на основния тон. По тембър можем лесно да различим звуците на цигулка и пиано, китара и флейта, разпознаваме гласовете на познати хора.

Честота на трептененаречен брой пълни трептения в секунда. Единицата за честота е 1 херц (Hz). 1 херц съответства на едно пълно (в едната и другата посока) трептене, възникващо за една секунда.
месечен цикълнаречено времето (s), през което настъпва едно пълно трептене. Колкото по-висока е честотата на трептене, толкова по-кратък е техният период, т.е. f=1/T. По този начин честотата на трептенията е по-голяма, колкото по-кратък е техният период и обратно. Човешкият глас създава звукови вибрации с честота от 80 до 12 000 Hz, а слухът възприема звукови вибрации в диапазона 16-20 000 Hz.
Амплитудатрептенията се наричат най-голямото отклонение на трептящо тяло от първоначалното му (спокойно) положение. Колкото по-голяма е амплитудата на вибрациите, толкова по-силен е звукът. Звуците на човешката реч са сложни звукови вибрации, състоящи се от един или друг брой прости вибрации, различни по честота и амплитуда. Всеки звук от речта има само своя собствена комбинация от вибрации с различни честоти и амплитуди. Следователно формата на вибрациите на един звук на речта се различава значително от формата на друг, който показва графиките на вибрациите по време на произнасянето на звуците а, о и у.

Човек характеризира всякакви звуци в съответствие със своето възприятие по отношение на силата на звука и височината.

Да преминем към разглеждането на звуковите явления.

Светът на звуците, които ни заобикалят, е разнообразен - гласовете на хората и музиката, пеенето на птици и бръмченето на пчелите, гръмотевиците по време на гръмотевична буря и шумът на гората във вятъра, звукът от преминаващи коли, самолети и други предмети .

Обърни внимание!

Източниците на звук са вибриращи тела.

пример:

Фиксираме еластична метална линийка в менгеме. Ако свободната му част, чиято дължина е избрана по определен начин, се доведе в осцилаторно движение, тогава линийката ще издаде звук (фиг. 1).

По този начин осцилиращата линийка е източникът на звука.

Помислете за изображението на звучаща струна, чиито краища са фиксирани (фиг. 2). Замъглените очертания на тази струна и видимото удебеляване в средата показват, че струната вибрира.

Ако приближите края на хартиената лента до звучащата струна, тогава лентата ще отскочи от ударите на струната. Докато струната вибрира, се чува звук; спрете струната и звукът спира.

Фигура 3 показва камертон - извит метален прът на крака, който е монтиран върху резонаторна кутия.

Ако ударите камертона с мек чук (или нарисувате лък над него), тогава камертонът ще прозвучи (фиг. 4).

Донасяме лека топка (стъклено зърно), окачена на конец към звучащ камертон - топката ще отскочи от камертона, което показва вибрации на клоните му (фиг. 5).

За "записване" на вибрации на камертон с малка (от порядъка \ (16 \) Hz) естествена честотаи голяма амплитуда на трептения, е възможно да се завинтва тънка и тясна метална лента с точка в края към края на един от нейните клонове. Върхът трябва да бъде огънат надолу и леко да го докоснете с опушена стъклена чиния, лежаща на масата. Когато плочата се движи бързо под осцилиращите клони на камертона, върхът оставя следа върху плочата под формата на вълнообразна линия (фиг. 6).

Вълнообразната линия, начертана върху плочата с връх, е много близка до синусоида. По този начин можем да предположим, че всеки клон на звучащия камертон извършва хармонични трептения.

Различни експерименти показват, че всеки източник на звук задължително осцилира, дори ако тези трептения са незабележими за окото. Например, звуците на гласовете на хора и много животни възникват в резултат на вибрациите на гласните им струни, звука на духови музикални инструменти, звука на сирена, свирката на вятъра, шумоленето на листата и гръмотевиците се дължат на колебанията във въздушните маси.

Обърни внимание!

Не всяко вибриращо тяло е източник на звук.

Например, вибрираща тежест, окачена на конец или пружина, не издава звук. Металната линийка също ще спре да звучи, ако свободният й край се удължи, така че честотата на нейните трептения да стане по-малка от \ (16 \) Hz.

Човешкото ухо е способно да възприема като звук механични вибрации с честота в диапазона от \(16\) до \(20 000\) Hz (обикновено предавани по въздух).

Механичните вибрации, чиято честота е в диапазона от \(16\) до \(20000\) Hz, се наричат звукови.

Посочените граници на звуковия диапазон са условни, тъй като зависят от възрастта на хората и индивидуалните характеристики на техния слухов апарат. Обикновено с възрастта горната граница на честотата на възприеманите звуци намалява значително - някои възрастни хора могат да чуват звуци с честоти, ненадвишаващи \(6000\) Hz. Децата, напротив, могат да възприемат звуци, чиято честота е малко по-висока от \ (20 000 \) Hz.

Механичните вибрации, чиято честота надвишава \(20 000\) Hz се наричат ултразвукови, а вибрациите с честоти по-малки от \(16\) Hz се наричат инфразвукови.

Ултразвукът и инфразвукът са толкова разпространени в природата, колкото и звуковите вълни. Те се излъчват и използват за своите "преговори" от делфини, прилепи и някои други живи същества.

Източници на звук.

Звукови вибрации

Конспект на урока.

1. Организационен момент

Здравейте момчета! Нашият урок има широко практическо приложение в ежедневната практика. Следователно вашите отговори ще зависят от наблюдението в живота и от способността да анализирате наблюденията си.

2. Повторение на основни знания.

На екрана на проектора се показват слайдове № 1, 2, 3, 4, 5 (Приложение 1).

Момчета, пред вас е кръстословица, с решаването на която ще научите ключовата дума на урока.

1-ви фрагмент:назовете физическо явление

2-ри фрагмент:назовете физическия процес

3-ти фрагмент:назовете физическото количество

4-ти фрагмент:наименувайте физическото устройство

Р	У	Х
IN
			В
			*ДА СЕ*

Обърнете внимание на подчертаната дума. Тази дума е "ЗВУК", тя е ключовата дума на урока. Нашият урок е посветен на звука и звуковите вибрации. И така, темата на урока е „Източници на звук. Звукови вибрации. В урока ще научите какъв е източникът на звука, какви са звуковите вибрации, тяхното възникване и някои практически приложения в живота ви.

3. Обяснение на нов материал.

Да направим експеримент. Целта на експеримента: да се открият причините за звука.

Опит с метална линийка(Приложение 2).

Какво наблюдавахте? Какво може да бъде заключението?

Изход: вибриращото тяло създава звук.

Нека направим следния експеримент. Целта на експеримента: да се установи дали звукът винаги се създава от вибриращо тяло.

Устройството, което виждате пред себе си, се нарича вилица.

Експериментирайте с камертон и топка за тенис, окачена на конец(Приложение 3) .

Чувате звука, който издава камертона, но вибрациите на камертона не се забелязват. За да сме сигурни, че камертона осцилира, внимателно го преместваме към сенчеста топка, окачена на конец и ще видим, че вибрациите на камертона се предават на топката, която е влязла в периодично движение.

Изход: звукът се генерира от всяко вибриращо тяло.

Живеем в океан от звуци. Звукът се произвежда от източници на звук. Има както изкуствени, така и естествени източници на звук. Естествените източници на звук включват гласни струни (Приложение 1 – слайд № 6) Въздухът, който дишаме, напуска белите дробове през дихателните пътища в ларинкса. Ларинксът съдържа гласните струни. Под натиска на издишания въздух те започват да трептят. Ролята на резонатора играят устата и носа, както и гърдите. За артикулирана реч освен гласните струни са необходими още езикът, устните, бузите, мекото небце и епиглотиса.

Естествените източници на звук включват и бръмченето на комар, муха, пчела ( пърхащи крила).

въпрос:това, което създава звука.

(Въздухът в балона е под налягане, когато се компресира. След това той се разширява драстично и създава звукова вълна.)

И така, звукът създава не само трептящо, но и рязко разширяващо се тяло. Очевидно е, че във всички случаи на поява на звук, слоевете въздух се движат, т.е. възниква звукова вълна.

Звуковата вълна е невидима, може само да се чуе, а също и да се регистрира от физически устройства. За регистриране и изследване на свойствата на звуковата вълна използваме компютър, който в момента се използва широко от физиците за изследвания. На компютъра е инсталирана специална изследователска програма и е свързан микрофон, който улавя звукови вибрации (Приложение 4). Погледнете екрана. На екрана виждате графично представяне на звуковата вълна. Каква е тази графика? ( синусоида)

Нека експериментираме с камертон с перце. Ударете камертона с гумен чук. Учениците виждат вибрациите на камертона, но не чуват звука.

въпрос:Защо има вибрации, но не чувате звука?

Оказва се, момчета, човешкото ухо възприема звукови диапазони от 16 Hz до Hz, това е звуков звук.

Слушайте ги през компютъра и уловете промяната в честотите на диапазона (Приложение 5). Обърнете внимание как се променя формата на синусоидата, когато честотата на звуковите вибрации се промени (периодът на трептене намалява и следователно честотата се увеличава).

Има звуци, които не се чуват за човешкото ухо. Това са инфразвук (обхват на трептене по-малък от 16 Hz) и ултразвук (обхват по-голям от Hz). Виждате схемата на честотните диапазони на черната дъска, нарисувайте я в тетрадка (Приложение 5). Изследвайки инфра и ултразвука, учените са открили много интересни характеристики на тези звукови вълни. За тези интересни фактивашите съученици ще ни кажат (Приложение 6).

4. Затвърдяване на изучавания материал.

За да затвърдите изучавания материал в урока, предлагам да играете играта ВЯРНО-НЕВЯРНО. Прочетох ситуацията и вие вдигате знак ВЯРНО или НЕПРАВНО и обяснявате отговора си.

Въпроси. 1. Вярно ли е, че всяко вибриращо тяло е източник на звук? (вдясно).

2. Вярно ли е, че музиката звучи по-силно в зала, пълна с хора, отколкото в празна? (неправилно, тъй като празната зала действа като резонатор за вибрации).

3. Вярно ли е, че комарът размахва криле по-бързо от пчелата? (вярно, тъй като звукът, произведен от комара, е по-висок, следователно честотата на трептенията на крилата също е по-висока).

4. Вярно ли е, че вибрациите на звучащ камертон затихват по-бързо, ако кракът му е поставен на маса? (правилно, защото вибрациите на камертона се предават на масата).

5. Вярно ли е, че прилепите виждат със звук? (правилно, тъй като прилепите излъчват ултразвук и след това слушат отразения сигнал).

6. Вярно ли е, че някои животни "предсказват" земетресение с помощта на инфразвук? (Точно така, например, слоновете усещат земетресение за няколко часа и в същото време са изключително развълнувани).

7. Вярно ли е, че инфразвукът причинява психични разстройствав хората? (Точно така, малка фабрика е построена в Марсилия (Франция) близо до научния център. Малко след пускането му в една от научните лаборатории са открити странни явления. След като прекарва няколко часа в нейните помещения, изследователят става абсолютно глупав : той трудно би могъл да реши дори проста задача).

И в заключение ви предлагам да получите ключовите думи на урока от изрязаните букви, като ги пренаредите.

КВЗУ - ЗВУК

RAMTNOKE - КАРТОН

ТРАКЗУВЛУ - УЛТРАЗВУК

ФРАКВЗУНИ - ИНФРАЗУН

ОКЛАБЕЙНЯ - СЪДЪВ

5. Обобщаване на урока и домашното.

Резултати от урока. В урока разбрахме, че:

Че всяко вибриращо тяло създава звук;

Звукът се разпространява във въздуха като звукови вълни;

Звуците са чуваеми и нечувани;

Ултразвукът е нечуван звук, чиято честота на трептене е по-висока от 20 kHz;

Инфразвукът е нечуван звук с честота на трептене под 16 Hz;

Ултразвукът се използва широко в науката и технологиите.

Домашна работа:

1. §34, изр. 29 (Перишкин 9 клетки)

2. Продължете да разсъждавате:

Чувам звука: а) мухи; б) изпуснат предмет; в) гръмотевични бури, защото ....

Не чувам звука: а) от катерещ се гълъб; б) от реещ се в небето орел, защото ...

Преди да разберете какви са източниците на звук, помислете какво е звук? Знаем, че светлината е радиация. Отразено от предмети, това излъчване влиза в очите ни и ние можем да го видим. Вкусът и миризмата са малки частици на тялото, които се възприемат от съответните ни рецептори. Какъв звук е това животно?

Звуците се предават по въздуха

Сигурно сте виждали как се свири на китара. Може би вие сами знаете как да го направите. Важно е струните да издават различен звук в китарата, когато се дърпат. Добре. Но ако можете да поставите китарата във вакуум и да дърпате струните, тогава ще бъдете много изненадани, че китарата няма да издава никакъв звук.

Такива експерименти се провеждат с различни тела и резултатът винаги е един и същ – в безвъздушното пространство не се чува никакъв звук. От това следва логично заключение, че звукът се предава по въздуха. Следователно звукът е нещо, което се случва с частици от въздушни субстанции и звукови тела.

Източници на звук - вибриращи тела

По-нататък. В резултат на голямо разнообразие от многобройни експерименти беше възможно да се установи, че звукът възниква поради вибрацията на телата. Източниците на звук са тела, които вибрират. Тези вибрации се предават от въздушните молекули и нашето ухо, възприемайки тези вибрации, ги интерпретира в звукови усещания, които са разбираеми за нас.

Не е трудно да се провери това. Вземете стъклен или кристален бокал и го поставете на масата. Потупайте го леко с метална лъжица. Ще чуете дълъг тънък звук. Сега докоснете стъклото с ръка и докоснете отново. Звукът ще се промени и ще стане много по-кратък.

А сега нека няколко души да обвият ръцете си около стъклото възможно най-пълно, заедно с крака, като се опитват да не оставят нито една свободна зона, с изключение на много малко място за удряне с лъжица. Удари отново стъклото. Почти няма да чуете никакъв звук, а този, който ще бъде, ще се окаже слаб и много кратък. Какво пише?

В първия случай след удара стъклото се колебае свободно, вибрациите му се предаваха по въздуха и достигаха до ушите ни. Във втория случай повечето вибрации бяха погълнати от нашата ръка и звукът стана много по-кратък, тъй като вибрациите на тялото намаляваха. В третия случай почти всички вибрации на тялото се абсорбират моментално от ръцете на всички участници и тялото почти не осцилира и следователно не се издава почти никакъв звук.

Същото важи и за всички други експерименти, които можете да измислите и проведете. Вибрациите на телата, предавани на въздушните молекули, ще се възприемат от нашите уши и ще се интерпретират от мозъка.

Звукови вибрации с различни честоти

Значи звукът е вибрация. Източниците на звук предават звукови вибрации през въздуха към нас. Защо тогава не чуваме всички вибрации на всички предмети? Защото вибрациите идват с различни честоти.

Звукът, възприеман от човешкото ухо, представлява звукови вибрации с честота от приблизително 16 Hz до 20 kHz. Децата чуват звуци с по-високи честоти от възрастните, а диапазоните на възприятие на различните живи същества обикновено се различават много.

Ушите са много деликатен и деликатен инструмент, даден ни от природата, така че трябва да се грижите за него, тъй като в човешкото тяло няма заместител или аналог.

Този урок обхваща темата "Звукови вълни". В този урок ще продължим да изучаваме акустика. Първо, повтаряме определението за звукови вълни, след това разглеждаме техните честотни диапазони и се запознаваме с концепцията за ултразвукови и инфразвукови вълни. Ще обсъдим и свойствата на звуковите вълни в различни среди и ще разберем какви характеристики имат. .

Звукови вълни -това са механични вибрации, които, разпространявайки се и взаимодействайки с органа на слуха, се възприемат от човек (фиг. 1).

Ориз. 1. Звукова вълна

Разделът, който се занимава с тези вълни във физиката, се нарича акустика. Професията на хората, които обикновено се наричат "слушащи", е акустиката. Звуковата вълна е вълна, която се разпространява в еластична среда, тя е надлъжна вълна и когато се разпространява в еластична среда, компресията и разреждането се редуват. Предава се във времето на разстояние (фиг. 2).

Ориз. 2. Разпространение на звукова вълна

Звуковите вълни включват такива вибрации, които се извършват с честота от 20 до 20 000 Hz. Тези честоти съответстват на дължини на вълната от 17 m (за 20 Hz) и 17 mm (за 20 000 Hz). Този диапазон ще се нарича звуков звук. Тези дължини на вълните са дадени за въздуха, скоростта на разпространение на звука в който е равна на.

Има и такива диапазони, с които се занимават акустиците - инфразвукови и ултразвукови. Инфразвуковите са тези, които имат честота под 20 Hz. А ултразвуковите са тези, които имат честота над 20 000 Hz (фиг. 3).

Ориз. 3. Обхвати на звукови вълни

Всеки образован човек трябва да се ориентира в честотния диапазон на звуковите вълни и да знае, че ако отиде на ултразвуково сканиране, тогава картината на екрана на компютъра ще се изгради с честота над 20 000 Hz.

ултразвук -Това са механични вълни, подобни на звуковите, но с честота от 20 kHz до милиард херца.

Наричат се вълни с честота повече от милиард херца хиперзвуков.

Ултразвукът се използва за откриване на дефекти в отлятите части. Поток от кратки ултразвукови сигнали се насочва към изпитваната част. На места, където няма дефекти, сигналите преминават през детайла, без да се регистрират от приемника.

Ако в детайла има пукнатина, въздушна кухина или друга нехомогенност, тогава ултразвуковият сигнал се отразява от нея и, връщайки се, влиза в приемника. Такъв метод се нарича ултразвуково откриване на дефекти.

Други примери за използване на ултразвук са ултразвукови машини, ултразвукови машини, ултразвукова терапия.

инфразвук -механични вълни, подобни на звуковите, но с честота по-малка от 20 Hz. Те не се възприемат от човешкото ухо.

Естествени източници на инфразвукови вълни са бури, цунами, земетресения, урагани, вулканични изригвания, гръмотевични бури.

Инфразвукът също са важни вълни, които се използват за вибриране на повърхността (например за унищожаване на някои големи обекти). Пускаме инфразвук в почвата - и почвата се смачква. Къде се използва това? Например в диамантените мини, където вземат руда, която съдържа диамантени компоненти, и я раздробяват на малки частици, за да намерят тези диамантени включвания (фиг. 4).

Ориз. 4. Прилагане на инфразвук

Скоростта на звука зависи от условията на околната среда и температурата (фиг. 5).

Ориз. 5. Скорост на разпространение на звуковата вълна в различни среди

Моля, обърнете внимание: във въздуха скоростта на звука е равна на , докато скоростта се увеличава с . Ако сте изследовател, тогава тези знания може да са ви полезни. Може дори да измислите някакъв температурен сензор, който ще открива температурни несъответствия чрез промяна на скоростта на звука в средата. Вече знаем, че колкото по-плътна е средата, толкова по-сериозно е взаимодействието между частиците на средата, толкова по-бързо се разпространява вълната. Обсъдихме това в последния параграф, използвайки примера на сух въздух и влажен въздух. За водата скоростта на разпространение на звука. Ако създадете звукова вълна (почукайте по камертон), тогава скоростта на нейното разпространение във вода ще бъде 4 пъти по-голяма, отколкото във въздуха. По вода информацията ще достигне 4 пъти по-бързо, отколкото по въздух. И още по-бързо в стомана: (фиг. 6).

Ориз. 6. Скоростта на разпространение на звукова вълна

Знаете от епосите, които Иля Муромец използва (и всички герои и обикновени руски хора и момчета от Революционния военен съвет на Гайдар), използва много интересен начин за откриване на обект, който се приближава, но все още е далеч. Звукът, който издава при движение, все още не се чува. Иля Муромец, с ухо до земята, може да я чуе. Защо? Защото на твърда земя звукът се предава от повече скорост, което означава, че ще стигне по-бързо до ухото на Иля Муромец и той ще може да се подготви за среща с врага.

Най-интересните звукови вълни са музикалните звуци и шумове. Какви обекти могат да създават звукови вълни? Ако вземем източник на вълна и еластична среда, ако накараме източника на звук да вибрира хармонично, тогава ще имаме прекрасна звукова вълна, която ще се нарече музикален звук. Тези източници на звукови вълни могат да бъдат например струните на китара или пиано. Това може да е звукова вълна, която се създава в процепа на въздушната тръба (орган или тръба). От уроците по музика знаете нотите: do, re, mi, fa, salt, la, si. В акустиката те се наричат тонове (фиг. 7).

Ориз. 7. Музикални тонове

Всички елементи, които могат да излъчват тонове, ще имат функции. Как се различават? Те се различават по дължина на вълната и честота. Ако тези звукови вълни не са създадени от хармонично звучащи тела или не са свързани в обща оркестрова пиеса, тогава такъв брой звуци ще се нарече шум.

шум- произволни флуктуации от различно физическо естество, характеризиращи се със сложността на времевата и спектралната структура. Понятието шум е всекидневно и е физическо, много си приличат и затова го въвеждаме като отделен важен обект на разглеждане.

Нека да преминем към количествените оценки на звуковите вълни. Какви са характеристиките на музикалните звукови вълни? Тези характеристики се отнасят изключително за хармонични звукови вибрации. Така, сила на звука. Какво определя силата на звука? Помислете за разпространението на звукова вълна във времето или колебанията на източник на звукова вълна (фиг. 8).

Ориз. 8. Сила на звука

В същото време, ако не добавихме много звук към системата (например леко натиснете клавиша на пианото), тогава ще има тих звук. Ако силно, вдигайки ръката си високо, извикаме този звук с натискане на клавиша, получаваме силен звук. От какво зависи? Тихите звуци имат по-малко вибрации от силните звуци.

Следващата важна характеристика на музикалния звук и всяка друга е височина. Какво определя височината на звука? Тонът зависи от честотата. Можем да накараме източника да осцилира често или да го накараме да осцилира не много бързо (тоест да правим по-малко трептения за единица време). Помислете за размаха във времето на висок и нисък звук с една и съща амплитуда (фиг. 9).

Ориз. 9. Наклон

Може да се направи интересен извод. Ако човек пее на бас, тогава неговият източник на звук (това са гласните струни) се колебае няколко пъти по-бавно от този на човек, който пее сопрано. Във втория случай гласните струни вибрират по-често, следователно по-често причиняват огнища на компресия и разреждане при разпространението на вълната.

Има още един интересна характеристиказвукови вълни, които физиците не изучават. Това тембър. Познавате и лесно различавате една и съща музика, свирена на балалайка или на виолончело. Каква е разликата между тези звуци или това изпълнение? В началото на експеримента помолихме хората, които произвеждат звуци, да ги направят приблизително с еднаква амплитуда, така че силата на звука да е еднаква. Това е като в случая с оркестър: ако няма нужда да се отделя инструмент, всеки свири приблизително по същия начин, с еднаква сила. Така че тембърът на балалайката и виолончелото е различен. Ако нарисуваме звука, който се извлича от един инструмент, от друг, използвайки диаграми, тогава те биха били еднакви. Но можете лесно да различите тези инструменти по звука им.

Друг пример за значението на тембъра. Представете си двама певци, които завършват едно и също музикално училище с едни и същи преподаватели. Учеха еднакво добре с петици. По някаква причина единият става изключителен изпълнител, а другият е недоволен от кариерата си през целия си живот. Всъщност това се определя единствено от инструмента им, който причинява просто гласови вибрации в околната среда, тоест гласовете им се различават по тембър.

Библиография

Соколович Ю.А., Богданова Г.С. Физика: справочник с примери за решаване на проблеми. - Преразпределение на 2-ро издание. - X .: Веста : издателство "Ранок", 2005. - 464 с.
Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Физика. 9 клас: учебник за общообразователна подготовка. институции / А.В. Перушкин, Е.М. Гутник. - 14-то изд., стереотип. - М.: Дропла, 2009. - 300 с.