Гучність, висота, тембр звуку.

Гучність, висота, тембр звуку.

  1. Гучність звуку

Звук, створюваний одним джерелом, відрізняється від звуку, створюваного іншим. Наприклад, кожна зі струн гітари видає звук, що відрізняється від звуку, який видається іншими струнами.

Дві, здавалося б, зовсім однакові скрипки можуть звучати по-різному. При цьому звук скрипки не можна сплутати зі звуком гобоя, звук барабана — зі звуком тромбона. Ті самі звуки, створені різними людьми, відрізняються одне від одного.

Все це свідчить про необхідність увести характеристики, за допомогою яких можна було б оцінювати випромінювання й сприйняття звуку.

Ударимо молоточком по ніжці камертона із прикріпленим до неї вістрям і проведемо ним по закопченому склу. Ми побачимо знайомий хвилеподібний слід, зображений на рисунку.

Эхо_(мультфильм)

Ударивши по вітці камертона сильніше, ми почуємо більше голосний звук, а вістря на пластинці залишить слід, що відрізняється від першого більшим «розмахом», тобто більшою амплітудою коливань. Отже,

·гучність звуку визначається амплітудою коливань тіла, що звучить.

Звичайно, чим більше амплітуда звукових коливань, тим звук здається більш голосним, але гучність для звуків різних частот буде різною. Людське вухо погано сприймає звуки низьких частот (близько 20 Гц) і високих (близько 20 кгц) частот і значно краще — звуки середніх частот (від 300 Гц до 3000 Гц). Це пояснюється будовою органів слуху людини.

  1. Висота звуку

Якщо спеціальним гумовим молоточком ударити по «ніжках» камертона, то він буде видавати звук, що називається музичним тоном.

Ми добре знаємо, що звук буває високий і низький. Як відомо, бас співає низьким голосом, а тенор — високим. Від якої ж характеристики звукової хвилі залежить висота звуку? Досліди показують, що

·висота звуку визначається частотою звукової хвилі: чим більше частота хвилі, тим звук вищий.

Частота звукових коливань, створюваних музичними інструментами, може змінюватися від 20 до 4000 Гц.

Писк комара відповідає 500–600 змахам його крилець за секунду, дзижчання джмеля — 220 змахам. Коливання голосових зв’язок співаків можуть створювати звуки в діапазоні від 80 до 1400 Гц, хоча в експерименті фіксувалися рекордно низька (44 Гц) і висока (2350 Гц) частоти.

У телефоні для відтворення людського мовлення використається область частот від 300 до 2000 Гц.

  1. Тембр звуку

Звуки однакової висоти й гучності, створювані різними музичними інструментами, звучать по-різному, навіть та сама нота, узята різними співаками, звучить по-різному.

Особлива якість звуку — його забарвлення, характерне для кожного голосу або музичного інструменту,— називають тембром. Тембр пов’язаний зі специфічними властивостями джерела звуку.

Від чого ж залежить тембр звуку? Виявляється, що будь-яке джерело звуку (за незначних винятків, наприклад, камертона) здійснює складні несинусоїдальні коливання. Їх можна спостерігати за допомогою осцилографа. Якщо підключити мікрофон і проспівати яку-небудь мелодію, то на екрані осцилографа з’явиться не синусоїда, а складніша крива.

На рисунку показані графіки коливань повітря біля рота людини, що співає звуки «А» й «О». Зверніть увагу, що коливання повітря (і голосових зв’язок людини) є досить складними, оскільки складаються ніби з декількох коливань, що накладаються одне на одне.

Несинусоїдальне коливання може бути представлене у вигляді суми гармонічних коливань із різними частотами. Коливання з найменшою частотою називається основним тоном, а коливання з більш високою частотою називається обертоном, або гармонікою.

·Тембр звуку визначає його забарвлення. Він визначається наявністю й інтенсивністю обертонів — частот, кратних основній.

Саме завдяки тембру звуки різних музичних інструментів мають різне звучання. Чим більше обертонів, тим «насиченіше», гарніше звук. Чарівний сріблистий відтінок голосів гарних співаків обумовлений саме високими обертонами.

  1. Відбиття звуку

Звук, поширюючись у якому-небудь середовищі, доходить до перешкоди й майже повністю відбивається. У цьому можна переконатися на багатьох дослідах.

У лісі, горах, іноді в приміщеннях нам доводилося чути луну.

Луна — результат відбиття звуку: звукові хвилі відбиваються від різних перешкод, навіть від хмар. Іноді можна почути навіть багаторазову луну — результат декількох відбиттів.

Ці й інші досліди з механічними хвилями дозволяють сформулювати узагальнення: механічні хвилі будь-якого походження мають здатність відбиватися від границі розділу двох середовищ.

Відбиття звуку відбувається за таким самим законом, що й відбиття світла: кут відбиття дорівнює кутупадіння.

  1. Нечутні звуки

Звук, що сприймається або чується вухом людини, має частоти в діапазоні 20–20 000 Гц. Звукові хвилі з нижчими частотами називають інфразвуком, а з вищими — ультразвуком.

Інфразвук викликають, наприклад, землетруси й вібрація важких механізмів, автомобілів, тракторів і побутових приладів. Наприклад, сільськогосподарські трактори й вантажівки мають максимальні вібрації в діапазоні 1,5–3,5 Гц, гусеничні трактори — близько 5 Гц. Музичний орган так само може випромінювати інфразвук. Усілякі вибухи й обвали також можуть випромінювати звуки інфрачервоних частот.

Механізм сприйняття інфразвуку і його фізіологічної дії на людину поки повністю не встановлений. Такі звуки не чутні, проте вони чинять негативну дію на організм людини: з’являється підвищена нервозність, почуття страху, приступи нудоти. Іноді з носа й вух іде кров.

Чутливі приймачі ультразвуку показали, що він входить до складу шуму вітру й водоспадів, до складу звуків, випромінюваних деякими тваринами.

Ультразвукові хвилі можна одержати за допомогою спеціальних високочастотних випромінювачів. Вузький паралельний пучок ультразвукових хвиль у процесі поширення дуже мало розширюється. Завдяки цьому ультразвукову хвилю можна випромінювати в заданому напрямку.

Ультразвук сьогодні широко застосовують у різних галузях. Наприклад, з його допомогою вимірюють глибину моря. З судна посилають ультразвуковий сигнал і визначають проміжок часу, що пройшов до моменту приходу сигналу, відбитого від дна. Знаючи швидкість звуку у воді, можна визначити відстань до дна. Прилад для вимірювання глибини дна називають ехолотом.

За допомогою ультразвуку «просвічують» металеві вироби для виявлення в них прихованих дефектів — сторонніх включень, тріщин або порожнин.

Ультразвук широко використовують й у медицині — як для обстеження хворого, так і для його лікування. Лікування ультразвуком засноване на тому, що він зумовлює внутрішній розігрів тканин організму.

 

Top