Ši pamoka apima temą " Garso bangos". Šioje pamokoje toliau mokysimės akustikos. Pirmiausia pakartosime garso bangų apibrėžimą, tada apsvarstysime jų dažnių diapazonus ir susipažinsime su ultragarso ir infragarso bangų sąvoka. Taip pat aptarsime garso bangoms būdingas savybes įvairiose aplinkose ir išsiaiškinsime, kokias savybes jie turi. .
Garso bangos - tai mechaniniai virpesiai, kuriuos skleidžiant ir sąveikaujant su klausos organu, žmogus suvokia (1 pav.).
Ryžiai. 1. Garso banga
Skyrius, kuriame nagrinėjamos šios fizikos bangos, vadinamas akustika. Žmonių, kurie paprasti žmonės vadinami „gandais“, profesija yra akustika. Garso banga yra banga, sklindanti elastingoje terpėje, tai yra išilginė banga, o kai ji sklinda elastingoje terpėje, suspaudimas ir iškrova pakaitomis. Jis perduodamas laikui bėgant per atstumą (2 pav.).
Ryžiai. 2. Garso bangos sklidimas
Garso bangos apima tas vibracijas, kurios atliekamos 20–20 000 Hz dažniu. Šiems dažniams atitinkami bangos ilgiai yra 17 m (20 Hz) ir 17 mm (20 000 Hz). Šis diapazonas bus vadinamas garsiniu garsu. Šie bangos ilgiai yra nurodyti orui, kuriame yra garso sklidimo greitis.
Taip pat yra tokių diapazonų, su kuriais susiduria akustika - infragarsas ir ultragarsas. Infragarsas yra tas, kurio dažnis yra mažesnis nei 20 Hz. Ir ultragarsiniai yra tie, kurių dažnis yra didesnis nei 20 000 Hz (3 pav.).
Ryžiai. 3. Garso bangų diapazonai
Kiekvienas išsilavinęs žmogus turi naršyti garso bangų dažnių diapazone ir žinoti, kad jei jis eis į ultragarsą, vaizdas kompiuterio ekrane bus sukurtas didesniu nei 20 000 Hz dažniu.
Ultragarsas - tai mechaninės bangos, panašios į garso bangas, tačiau dažnis nuo 20 kHz iki milijardo hercų.
Bangos, kurių dažnis yra didesnis nei milijardas hercų, vadinamos padidėjęs garsas.
Ultragarsas naudojamas aptikti liejamų dalių defektus. Į tiriamą dalį nukreipiamas trumpų ultragarsinių signalų srautas. Tose vietose, kur nėra defektų, signalai praeina per dalį be imtuvo registracijos.
Jei dalyje yra įtrūkimų, oro ertmės ar kitokio nevienalytiškumo, tada ultragarsinis signalas nuo jo atsispindi ir grįžęs patenka į imtuvą. Šis metodas vadinamas ultragarso defektų aptikimas.
Kiti ultragarso taikymo pavyzdžiai yra aparatai ultragarsinis tyrimas, ultragarso aparatai, ultragarso terapija.
Infragarsas - mechaninės bangos, panašios į garso bangas, tačiau kurių dažnis mažesnis nei 20 Hz. Žmogaus ausis jų nesuvokia.
Natūralūs infragarso bangų šaltiniai yra audros, cunamiai, žemės drebėjimai, uraganai, ugnikalnių išsiveržimai ir perkūnijos.
Infragarsas taip pat yra svarbi banga, naudojama paviršiui vibruoti (pavyzdžiui, kai kuriems dideliems objektams sunaikinti). Mes paleidžiame infragarsą į dirvą - ir dirva susmulkinama. Kur tai naudojama? Pavyzdžiui, deimantų kasyklose, kur imama rūda, kurioje yra deimantų komponentų, ir susmulkinama į mažas daleles, kad būtų rasti šie deimantų intarpai (4 pav.).
Ryžiai. 4. Infragarso taikymas
Garso greitis priklauso nuo aplinkos sąlygų ir temperatūros (5 pav.).
Ryžiai. 5. Garso bangos sklidimo greitis įvairiose terpėse
Pastaba: ore garso greitis yra, esant, greitis padidėja. Jei esate tyrinėtojas, šios žinios jums gali būti naudingos. Jūs netgi galite sugalvoti kokį nors temperatūros jutiklį, kuris fiksuos temperatūros skirtumus, keisdamas garso greitį aplinkoje. Mes jau žinome, kad kuo tankesnė terpė, tuo rimtesnė terpės dalelių sąveika, tuo greičiau banga sklinda. Mes tai aptarėme paskutinėje pastraipoje, naudodami sauso ir oro pavyzdį drėgnas oras... Vandeniui - garso sklidimo greitis. Jei sukuriate garso bangą (beldžiasi į derinimo šakutę), tada jos sklidimo vandenyje greitis bus 4 kartus didesnis nei ore. Informacija vandeniu pasieks 4 kartus greičiau nei oru. Ir dar greičiau plieno: 
(6 pav.).
Ryžiai. 6. Garso bangos sklidimo greitis
Iš epų, kuriuos naudojo Ilja Muromets, žinote (ir visi didvyriai, paprasti rusai ir berniukai iš RVS „Gaidar“) įdomiu būdu aptikti artėjantį, bet dar toli esantį objektą. Garsas, kurį jis skleidžia vairuodamas, dar negirdimas. Ilja Muromets, palinkęs ausį prie žemės, gali tai išgirsti. Kodėl? Kadangi garsas yra perduodamas didesniu greičiu ant kietos žemės, o tai reiškia, kad jis greičiau pasieks Iljos Murometso ausį ir jis galės pasiruošti susitikti su priešu.
Įdomiausios garso bangos yra muzikiniai garsai ir triukšmas. Kokie objektai gali sukelti garso bangas? Jei imsime bangų šaltinį ir elastingą terpę, jei priversime garso šaltinį harmoningai vibruoti, tada turėsime nuostabią garso bangą, kuri bus vadinama muzikiniu garsu. Šie garso bangų šaltiniai gali būti, pavyzdžiui, gitaros ar fortepijono stygos. Tai gali būti garso banga, susidaranti oro vamzdžio (vargonų ar vamzdžio) plyšyje. Iš muzikos pamokų žinote natas: do, re, mi, fa, sol, la, si. Akustikoje jie vadinami tonais (7 pav.).
Ryžiai. 7. Muzikiniai tonai
Visi objektai, galintys skleisti tonus, turės savybių. Kuo jie skiriasi? Jie skiriasi bangos ilgiu ir dažniu. Jei šias garso bangas sukuria ne harmoningai skambantys kūnai arba jos nėra sujungtos į bendrą orkestrinį kūrinį, tada toks garsų skaičius bus vadinamas triukšmu.
Triukšmas- atsitiktinės įvairaus fizinio pobūdžio vibracijos, pasižyminčios laikinos ir spektrinės struktūros sudėtingumu. Triukšmo sąvoka yra kasdienė ir yra fizinė, jie yra labai panašūs, todėl mes jį pristatome kaip atskirą svarbų svarstymo objektą.
Pereinama prie kiekybiniai vertinimai garso bangos. Kokios yra muzikos garso bangų savybės? Šios charakteristikos taikomos tik harmoniniams garso virpesiams. Taigi, garso stiprumas... Kas lemia garso stiprumą? Apsvarstykite garso bangos sklidimą laike arba garso bangos šaltinio svyravimus (8 pav.).
Ryžiai. 8. Garso garsumas
Tuo pačiu metu, jei prie sistemos pridėsime nedaug garso (pavyzdžiui, švelniai paspausime fortepijono klavišą), tada bus tylus garsas. Jei garsiai pakelsime ranką ir paskambinsime šiam garsui paspausdami klavišą, gausime stiprų garsą. Nuo ko tai priklauso? Tylus garsas turi mažesnę vibracijos amplitudę nei garsus garsas.
Kitas svarbus muzikinio ir bet kurio kito garso bruožas yra aukščio... Nuo ko priklauso garso aukštis? Žingsnis priklauso nuo dažnio. Šaltinį galime priversti dažnai svyruoti arba ne taip greitai (t.y. per vieną laiko vienetą padaryti mažiau svyravimų). Apsvarstykite tos pačios amplitudės aukšto ir žemo garso laiko šuolį (9 pav.).
Ryžiai. 9. Garso aukštis
Galima padaryti įdomią išvadą. Jei žmogus dainuoja bosu, tada jo garso šaltinis (tai yra balso stygos) svyruoja kelis kartus lėčiau nei sopraną dainuojančio žmogaus. Antruoju atveju balso virvelės vibruoja dažniau, todėl dažniau bangos sklidimo metu sukelia suspaudimo ir vakuumo židinius.
Yra dar vienas įdomi savybė garso bangos, kurių fizikai netiria. tai tembras... Jūs žinote ir lengvai atskiriate tą patį muzikos kūrinį, kuris atliekamas balalaika ar violončele. Koks skirtumas tarp šių garsų ar šis spektaklis? Eksperimento pradžioje paprašėme žmonių, kurie išskiria garsus, kad jie būtų maždaug vienodos amplitudės, kad garso stiprumas būtų vienodas. Tai kaip ir orkestro atveju: jei nereikia pasirinkti instrumento, visi groja maždaug vienodai, vienodai stipriai. Taigi balalaikos ir violončelės tembras skiriasi. Jei piešdami garsą, kuris išgaunamas iš vieno instrumento, iš kito, naudojant diagramas, jie būtų vienodi. Bet jūs galite lengvai atskirti šiuos instrumentus pagal garsą.
Kitas tembro svarbos pavyzdys. Įsivaizduokite du dainininkus, kurie baigia tą pačią muzikos kolegiją su tais pačiais mokytojais. Jie vienodai gerai mokėsi penkerių. Kažkodėl vienas tampa puikiu atlikėju, o kitas yra nepatenkintas savo karjera visą gyvenimą. Tiesą sakant, tai lemia tik jų instrumentas, sukeliantis tiesiog balso vibracijas aplinkoje, tai yra, jų balsai skiriasi tembru.
Bibliografija
- Sokolovičius Yu.A, Bogdanova G.S. Fizika: vadovas su problemų sprendimo pavyzdžiais. - 2 -ojo leidimo perskirstymas. - X.: Vesta: leidykla „Ranok“, 2005. - 464 p.
- Peryshkin A. V., Gutnik E. M., fizika. 9 klasė: bendrojo lavinimo vadovėlis. institucijos / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14 -asis leidimas, stereotipas. - M.: Bustardas, 2009. 300 p.
- Interneto portalas „eduspb.com“ ()
- Interneto portalas „msk.edu.ua“ ()
- Interneto portalas „class-fizika.narod.ru“ ()
Namų darbai
- Kaip sklinda garsas? Koks galėtų būti garso šaltinis?
- Ar garsas gali sklisti erdvėje?
- Ar kiekviena banga, pasiekianti žmogaus klausos organą, yra suvokiama?
Aplink mus tiek daug garso šaltiniai: muzikos ir technikos instrumentai, žmogaus balso stygos, jūros bangos, vėjas ir kt. Garsu ar kitaip garso bangos- tai mechaninės terpės vibracijos, kurių dažnis yra 16 Hz - 20 kHz(žr. § 11-a).
Apsvarstykite patirtį. Padėję žadintuvą ant pagalvės po oro siurblio varpeliu, pastebėsime, kad tiksėjimas taps tylesnis, tačiau vis tiek bus girdimas. Išpumpavę orą iš po varpo, mes visiškai nustosime girdėti garsą. Ši patirtis patvirtina, kad garsas sklinda oru, o ne vakuume.
Garso greitis ore yra gana didelis: jis svyruoja nuo 300 m / s esant –50 ° С iki 360 m / s esant + 50 ° С. Tai 1,5 karto daugiau nei keleivinių orlaivių greitis. Skysčiuose garsas sklinda daug greičiau ir į vidų kietos medžiagos- dar greičiau. Pavyzdžiui, plieniniame bėgyje garso greitis yra »5000 m / s.
Pažvelkite į oro slėgio svyravimų grafikus šalia žmogaus burnos, dainuojančio garsus „A“ ir „O“. Kaip matote, svyravimai yra sudėtingi ir susideda iš kelių virpesių, uždėtų vienas ant kito. Tuo pačiu metu galima aiškiai matyti pagrindinės vibracijos, kurio dažnis beveik nepriklauso nuo tariamo garso. Vyrų balso atveju tai yra maždaug 200 Hz, moterų - 300 Hz.
l max = 360 m / s: 200 Hz "2 m, l min = 300 m / s: 300 Hz" 1 m.
Taigi balso garso bangos ilgis priklauso nuo oro temperatūros ir pagrindinio balso dažnio. Prisimindami savo žinias apie difrakciją, suprasime, kodėl miške galima išgirsti žmonių balsus, net jei juos užgožia medžiai: 1–2 m bangos ilgio garsai lengvai pasilenkia aplink medžių kamienus, kurių skersmuo yra mažesnis nei metras.
Padarykime eksperimentą, patvirtinantį, kad garso šaltiniai iš tikrųjų yra vibruojantys kūnai.
Paimkime prietaisą šakutė- metalinis stropas, sumontuotas ant dėžutės be priekinės sienos, kad būtų geriau skleidžiamos garso bangos. Jei plaktuku pataikysite į kamertono kraiko galus, jis skleis „aiškų“ garsą, vadinamą muzikinis tonas(pavyzdžiui, pirmosios oktavos pastaba „A“, kurios dažnis yra 440 Hz). Perkelkime skambančią kamertoną į lengvą rutulį ant sriegio, ir ji tuoj pat atšoks į šoną. Taip yra būtent dėl dažnų tiuningo šakės šleifo galų virpesių.
Priežastys, nuo kurių priklauso kūno vibracijų dažnis, yra jo elastingumas ir dydis. Kaip didesnis dydis kūnas, tuo mažesnis dažnis. Todėl, pavyzdžiui, drambliai, turintys dideles balso stygas, skleidžia žemo dažnio garsus (bosas), o pelės, kurių balso stygos yra daug mažesnės, skleidžia aukšto dažnio garsus (cypia).
Nuo elastingumo ir dydžio priklauso ne tik tai, kaip skambės kūnas, bet ir tai, kaip jis paims garsus - reaguokite į juos. Staigaus svyravimų amplitudės padidėjimo reiškinys, kai išorinės įtakos dažnis sutampa su natūraliu kūno dažniu, vadinamas rezonansas (Lotyniškai „pagrįstai“ - atsakau). Padarykime eksperimentą, kad pamatytume rezonansą.
Dedame dvi identiškas kamertuves viena šalia kitos, pasukdami jas viena į kitą tose dėžių pusėse, kuriose nėra sienų. Plaktuku trenkime į kairę kamertoną. Per sekundę mes ją nuskandinsime ranka. Išgirsime, kad skamba antroji kamertonas, kurio mes nepataikėme. Jie sako, kad tinkama tuno šakutė rezonuoja, tai yra, jis fiksuoja garso bangų energiją iš kairės derinimo šakutės, todėl padidėja natūralių virpesių amplitudė.
Garso šaltiniai.
Garso vibracijos
Pamokos santrauka.
1. Organizacinis momentas
Sveiki bičiuliai! Mūsų pamoka turi platų praktinį pritaikymą kasdienėje praktikoje. Todėl jūsų atsakymai priklausys nuo stebėjimo gyvenime ir nuo sugebėjimo analizuoti savo pastebėjimus.
2. Pagrindinių žinių kartojimas.
1, 2, 3, 4, 5 skaidrės rodomos projektoriaus ekrane (1 priedas).
Vaikinai, prieš jus yra kryžiažodis, kurį išsprendę išmoksite pagrindinį pamokos žodį.
1 -as fragmentas:įvardykite fizinį reiškinį
2 -as fragmentas: pavadinkite fizinį procesą
3 -as fragmentas: pavadinkite fizinį kiekį
4 -as fragmentas: pavadinkite fizinį įrenginį
R | Z | H | ||||||||
V | ||||||||||
Turėti | ||||||||||
Į |
Atkreipkite dėmesį į paryškintą žodį. Tai žodis „GARSAS“, tai yra pagrindinis pamokos žodis. Mūsų pamoka yra apie garsą ir garso virpesius. Taigi, pamokos tema „Garso šaltiniai. Garso vibracijos". Pamokoje sužinosite, kas yra garso šaltinis, kokie garso virpesiai, jų atsiradimas ir kai kurie praktiniai pritaikymai tavo gyvenime.
3. Naujos medžiagos paaiškinimas.
Atlikime eksperimentą. Eksperimento tikslas: išsiaiškinti garso atsiradimo priežastis.
Patirtis dirbant su metalo liniuote(2 priedas).
Ką pastebėjote? Kokią išvadą galima padaryti?
Išėjimas: vibruojantis kūnas sukuria garsą.
Atlikime šį eksperimentą. Eksperimento tikslas: išsiaiškinti, ar garsą visada sukuria svyruojantis kūnas.
Įrenginys, kurį matote priešais jus, vadinamas šakutė.
Patirtis naudojant kamertoną ir teniso kamuoliuką, kabantį ant virvelės(3 priedas) .
Jūs girdite garsą, kurį skleidžia derinimo šakutė, tačiau derinimo šakutė nevibruoja. Norėdami įsitikinti, kad derinimo šakutė vibruoja, atsargiai perkeliame ją į šešėlinius kamuoliukus, pakabintus ant sriegio, ir matome, kad kamertono vibracijos buvo perduodamos į rutulį, kuris periodiškai judėjo.
Išėjimas: garsą sukuria bet koks vibruojantis kūnas.
Mes gyvename garsų vandenyne. Garsą sukuria garso šaltiniai. Yra tiek dirbtinių, tiek natūralių garso šaltinių. Į natūralūs šaltiniai garsas apima balso stygos (1 priedas - skaidrių numeris 6). Oras, kuriuo kvėpuojame, išeina iš plaučių Kvėpavimo takaiį gerklą. Gerklose yra balso stygos. Spaudžiant iškvepiamam orui, jie pradeda svyruoti. Rezonatoriaus vaidmenį atlieka burna ir nosis, taip pat krūtinė. Norint išreikšti kalbą, be balso stygų, taip pat reikia liežuvio, lūpų, skruostų, minkšto gomurio ir epiglotto.
Kiti natūralūs garso šaltiniai yra uodo, musės, bitės zvimbimas ( sparnai plaka).
Klausimas:dėl kurio sukuriamas garsas.
(Rutulyje esantis oras suspaudžiamas. Tada jis smarkiai išsiplečia ir sukuria garso bangą.)
Taigi garsą sukuria ne tik svyruojantis, bet ir smarkiai besiplečiantis kūnas. Akivaizdu, kad visais garso atsiradimo atvejais oro sluoksniai juda, tai yra, kyla garso banga.
Garso banga yra nematoma, ją galima išgirsti ir užregistruoti fiziniais prietaisais. Norėdami užregistruoti ir ištirti garso bangos savybes, naudosime kompiuterį, kurį šiuo metu plačiai naudoja mokslininkai tyrimams. Kompiuteryje įdiegta speciali tyrimo programa, prijungtas mikrofonas, kuris surenka garso vibracijas (4 priedas). Pažvelkite į ekraną. Ekrane matote grafinis vaizdavimas garso vibracija. Kas yra pateiktą tvarkaraštį? (sinusoidinis)
Eksperimentuokime su kamertonu su plunksna. Guminiu plaktuku trenkėme į kamertoną. Studentai mato fotoaparato vibracijas, tačiau jie negirdi garso.
Klausimas:Kodėl yra vibracijos, bet jūs negirdite garso?
Pasirodo, vaikinai, žmogaus ausis suvokia garso diapazonus nuo 16 Hz iki Hz, tai yra girdimas garsas.
Klausykite jų per kompiuterį ir stebėkite diapazono dažnių pokyčius (5 priedas). Atkreipkite dėmesį į tai, kaip keičiasi sinusoidų išvaizda, kai keičiasi garso virpesių dažnis (svyravimų laikotarpis mažėja, todėl dažnis didėja).
Žmogaus ausyje yra negirdimų garsų. Tai yra infragarsas (virpesių diapazonas mažesnis nei 16 Hz) ir ultragarsas (daugiau nei Hz diapazonas). Lentelėje matote dažnių diapazono diagramą, nubrėžkite ją užrašų knygelėje (5 priedas). Tirdami infra ir ultragarsą, mokslininkai atrado daug įdomių savybiųšios garso bangos. Apie šiuos Įdomūs faktai klasės draugai mums pasakys (6 priedas).
4. Tirtos medžiagos konsolidavimas.
Norėdami įtvirtinti pamokoje ištirtą medžiagą, siūlau žaisti TIKRAI NETEISINGĄ žaidimą. Aš perskaičiau situaciją, o jūs pakeliate ženklą, kuriame rašoma TIESA ar KLAIDA, ir paaiškinate savo atsakymą.
Klausimai. 1. Ar tiesa, kad garso šaltinis yra bet koks vibruojantis kūnas? (dešinėje).
2. Ar tiesa, kad perpildytoje salėje muzika skamba garsiau nei tuščioje? (klaidinga, nes tuščia salė veikia kaip svyravimų rezonatorius).
3. Ar tiesa, kad uodas sparčiau plaka sparnus nei kamanė? (tiesa, nes uodo skleidžiamas garsas yra didesnis, todėl ir sparnų svyravimų dažnis yra didesnis).
4. Ar tiesa, kad skambančios kamertono virpesiai greičiau genda, jei jos koja padėta ant stalo? (tiesa, kadangi tunelio šakutės vibracijos perduodamos į stalą).
5. Ar tiesa, kad šikšnosparniai matai su garsu? (teisingai, nes šikšnosparniai skleidžia ultragarsą ir tada klausosi atspindėto signalo).
6. Ar tiesa, kad kai kurie gyvūnai infragarsu „numato“ žemės drebėjimus? (tiesa, pavyzdžiui, drambliai per kelias valandas pajunta žemės drebėjimą ir tuo pačiu labai jaudinasi).
7. Ar tiesa, kad infragarsas sukelia psichiniai sutrikimaižmonėse? (dešinėje, Marselyje (Prancūzija) šalia mokslo centras buvo pastatyta nedidelė gamykla. Netrukus po jo paleidimo viename iš mokslinės laboratorijos atrado keistus reiškinius. Pabuvusi jos kambaryje porą valandų, tyrėja tapo visiškai kvaila: vargu ar galėjo išspręsti net paprastą problemą).
Pabaigoje siūlau pamokos raktinius žodžius gauti iš iškirptų raidžių, pertvarkant.
KVZU - GARSAS
RAMTNOKE - CAMERTON
TRAKZUVLU - ULTRAUSONAS
FRAKVZUNI - INFRASONAS
OKLABEINYA - VIBRACIJOS
5. Pamokos ir namų darbų apibendrinimas.
Pamokos santrauka. Pamokoje sužinojome, kad:
Kad bet koks svyruojantis kūnas sukuria garsą;
Garsas sklinda ore garso bangų pavidalu;
Garsai yra girdimi ir negirdimi;
Ultragarsas yra negirdimas garsas, kurio vibracijos dažnis yra didesnis nei 20 kHz;
Infragarsas yra negirdimas garsas, kurio vibracijos dažnis yra mažesnis nei 16 Hz;
Ultragarsas yra plačiai naudojamas moksle ir technologijoje.
Namų darbai:
1.§34, pratimas. 29 (9 Peryshkin klasė)
2. Tęskite samprotavimus:
Girdžiu garsą: a) skraido; b) numestas daiktas; c) perkūnija, nes….
Aš negirdžiu garso: a) iš laipiojančio balandžio; b) iš danguje sklandančio erelio, nes ...
Fizikos šaka, susijusi su garso vibracijomis, vadinama akustika.
Žmogaus ausis suprojektuota taip, kad 20–20 kHz dažnio vibracijas ji suvoktų kaip garsą. Žemus dažnius (garsas iš bosinio būgno ar vargonų) ausis suvokia kaip boso natas. Uodo švilpimas ar girgždėjimas atitinka aukštus dažnius. Vadinami svyravimai, kurių dažnis mažesnis nei 20 Hz infragarsas ir kurių dažnis viršija 20 kHz - ultragarsu.Žmogus negirdi tokių vibracijų, tačiau yra gyvūnų, kurie girdi sklindančius infragarsus pluta prieš žemės drebėjimą. Juos išgirdę gyvūnai palieka pavojingą zoną.
Muzikoje akustiniai dažniai atitinka bet ten. Pagrindinės oktavos „C“ nata (klavišas C) atitinka 440 Hz dažnį. Kitos oktavos „A“ nata atitinka 880 Hz dažnį. Taigi visos kitos oktavos dažniu skiriasi lygiai du kartus. Kiekvienoje oktavoje skiriami 6 tonai arba 12 pustonių. Kiekvienas tonas turi dažnį yf2~ 1,12 skiriasi nuo ankstesnio tono dažnio pustoniu skiriasi nuo ankstesnio „$ 2. Matome, kad kiekvienas kitas dažnis nuo ankstesnio skiriasi ne kokiu nors Hz, bet tiek pat kartų. Tokia skalė vadinama logaritmas, kadangi vienodas atstumas tarp tonų bus tiksliai logaritminėje skalėje, kur deponuojama ne pati vertė, o jos logaritmas.
Jei garsas atitinka vieną dažnį v (arba su = 2tcv), tada jis vadinamas harmoniniu arba vienspalviu. Visiškai harmoningi garsai yra reti. Garsas beveik visada turi dažnių rinkinį, tai yra, jo spektras (žr. Šio skyriaus 8 skirsnį) yra sudėtingas. Muzikinėse vibracijose visada yra pagrindinis tonas cco = 2π / T, kur T yra laikotarpis, ir 2 viršutinių tonų rinkinys (Oo, Zco 0, 4coo ir tt tembras. Skirtingi muzikos instrumentai, skirtingi dainininkai, grojantys tą pačią natą, turi skirtingą tembrą. Tai suteikia jiems kitokią spalvą.
Taip pat galimas ne kelių dažnių mišinys. Klasikinėje Europos muzikoje tai laikoma disonuojančia. Tačiau jis naudojamas šiuolaikinėje muzikoje. Naudojamas net lėtas bet kokių dažnių judėjimas didėjimo ar mažėjimo kryptimi (ukulele).
Nemuzikiniuose garsuose galimas bet koks spektro dažnių derinys ir jų kitimas laikui bėgant. Tokių garsų spektras gali būti nuolatinis (žr. 8 skyrių). Jei visų dažnių intensyvumas yra maždaug vienodas, toks garsas vadinamas „baltu triukšmu“ (terminas paimtas iš optikos, kur balta spalva- visų dažnių rinkinys).
Žmogaus kalbos garsai yra labai sudėtingi. Jie turi sudėtingą spektrą, kuris laikui bėgant greitai keičiasi ištariant vieną garsą, žodį ir visą frazę. Tai suteikia kalbos garsams skirtingas intonacijas ir akcentus. Dėl to balsu galite atskirti vieną žmogų nuo kito, net jei jis sako tuos pačius žodžius.
Pereikime prie garso reiškinių svarstymo.
Mus supančių garsų pasaulis yra įvairus - žmonių ir muzikos balsai, paukščių dainavimas ir bičių zvimbimas, griaustinis perkūnijos metu ir miško garsas vėjyje, pravažiuojančių automobilių, lėktuvų ir kitų garsų garsai objektai.
Atkreipk dėmesį!
Garso šaltiniai yra vibruojantys kūnai.
Pavyzdys:
Mes pritvirtiname elastingą metalinę liniuotę į vice. Jei jo laisvoji dalis, kurios ilgis yra pasirinktas tam tikru būdu, bus sukamas svyruojančiu judesiu, tada liniuotė skleis garsą (1 pav.).
Taigi vibracinė liniuotė yra garso šaltinis.
Apsvarstykite skambančios stygos vaizdą, kurio galai yra fiksuoti (2 pav.). Neryškūs šios stygos kontūrai ir akivaizdus sustorėjimas viduryje rodo, kad virvelė svyruoja.
Jei popieriaus juostelės galas priartinamas prie skambančios stygos, tada juostelė atšoks nuo stygos virpesių. Kol styga vibruoja, girdimas garsas; sustabdyti stygą ir garsas sustoja.
3 paveiksle parodyta derinimo šakutė - lenktas metalinis strypas ant koto, pritvirtintas prie rezonatoriaus dėžutės.
Jei mušimo šakutę trenksite minkštu plaktuku (arba virš jo nubrėžsite lanką), skambės šakutė (4 pav.).
Prie skambančios derinimo šakutės nešime virvele pakabintą lengvą rutulį (stiklinį karoliuką) - kamuolys atšoks nuo kamertono, nurodydamas jo šakų virpesius (5 pav.).
Norėdami „įrašyti“ derinimo šakutės vibracijas su mažu (maždaug ((\)) Hz dažniu) natūraliu dažniu ir didele vibracijos amplitude, galite prisukti ploną ir siaurą metalinę juostelę su antgaliu gale vienos iš jos šakų pabaiga. Antgalis turi būti sulenktas ir lengvai paliesti ant stalo gulinčią rūkytą stiklo plokštę. Kai plokštė greitai juda po virpesių derinimo šakutės šakute, antgalis palieka pėdsaką ant plokštelės banguotos linijos pavidalu (6 pav.).
Banguota linija, nubrėžta plokštelės tašku, yra labai artima sinusoidui. Taigi galime daryti prielaidą, kad kiekviena skambančios derinimo šakės šaka atlieka harmoninius virpesius.
Įvairūs eksperimentai rodo, kad bet koks garso šaltinis būtinai vibruoja, net jei šios vibracijos akiai nematomos. Pavyzdžiui, žmonių ir daugelio gyvūnų balsų garsai atsiranda dėl jų balso stygų virpesių, pučiamųjų muzikos instrumentų, sirenos, vėjo švilpimo, lapų ošimo ir ridenimo. perkūniją sukelia oro masių svyravimai.
Atkreipk dėmesį!
Ne kiekvienas svyruojantis kūnas yra garso šaltinis.
Pavyzdžiui, svyruojantis svoris, pakabintas ant sriegio ar spyruoklės, neskleidžia garso. Metalo liniuotė taip pat nustos skambėti, jei pailginsite laisvą jo galą taip, kad jo svyravimų dažnis būtų mažesnis nei \ (16 \) Hz.
Žmogaus ausis kaip garsą gali suvokti mechanines vibracijas, kurių dažnis svyruoja nuo \ (16 \) iki \ (20 000 \) Hz (dažniausiai perduodamas oru).
Mechaninės vibracijos, kurių dažnis yra diapazone nuo \ (16 \) iki \ (20 000 \) Hz, vadinamos garsu.
Nurodytos garso diapazono ribos yra sąlyginės, nes jos priklauso nuo žmonių amžiaus ir individualias savybes jų klausos aparatą. Paprastai su amžiumi viršutinė suvokiamų garsų dažnio riba labai sumažėja - kai kurie vyresnio amžiaus žmonės gali girdėti garsus, kurių dažnis neviršija \ (6000 \) Hz. Vaikai, priešingai, gali suvokti garsus, kurių dažnis yra šiek tiek didesnis \ (20 000 \) Hz.
Mechaninės vibracijos, kurių dažnis viršija \\ (20 000 \\) Hz, vadinamos ultragarsinėmis, o vibracijos, kurių dažnis mažesnis nei \\ (16 \\ Hz) - infragarsinės.
Ultragarsas ir infragarsas yra plačiai paplitę gamtoje kaip garso bangos. Juos skleidžia ir naudoja „deryboms“ delfinai, šikšnosparniai ir kai kurie kiti gyvi padarai.
