Percepția noastră asupra înălțimii unui sunet și a celorl alte proprietăți ale acestuia este determinată de caracteristicile undei acustice. Acestea sunt aceleași caracteristici care sunt inerente oricărei undă mecanică, și anume perioada, frecvența, amplitudinea oscilațiilor. Senzațiile subiective ale sunetului nu depind de lungimea și viteza undei. În articol vom analiza fizica sunetului. Înălțimea și timbrul - cum sunt acestea determinate? De ce percepem unele sunete ca fiind puternice, iar altele ca liniștite? Răspunsurile la aceste întrebări și la alte întrebări vor fi oferite în articol.
Pitch
Ce determină înălțimea? Pentru a înțelege acest lucru, să facem un experiment simplu. Să luăm o riglă lungă flexibilă, de preferință din aluminiu.
Să-l apăsăm pe masă, împingând puternic marginea. Să lovim cu degetul marginea liberă a riglei - va tremura, dar mișcarea sa va fi tăcută. Acum să mutam rigla mai aproape de noi, astfel încât partea sa mai mică să iasă dincolo de marginea blatului. Hai să lovim din nourigla. Marginea sa va vibra mult mai repede si cu o amplitudine mai mica, si vom auzi un sunet caracteristic. Concluzionăm că pentru ca sunetul să apară, frecvența de oscilație trebuie să fie cel puțin o anumită valoare. Limita inferioară a intervalului de frecvență audio este de 20 Hz, iar limita superioară este de 20.000 Hz.
Să continuăm experimentul. Scurtați și mai mult marginea liberă a riglei, puneți-o din nou în mișcare. Se observă că sunetul s-a schimbat, a devenit mai ridicat. Ce arată experimentul? El dovedește dependența înălțimii sunetului de frecvența și amplitudinea oscilațiilor sursei sale.
Volum sunet
Pentru a studia volumul, vom folosi un diapazon - un instrument special pentru studiul proprietăților sunetului. Există diapazon cu lungimi diferite ale picioarelor. Ele vibrează când sunt lovite cu un ciocan. Diapasoanele mari oscilează mai încet și produc un sunet scăzut. Cele mici vibrează frecvent și diferă ca înălțime.
Hai să dăm diapazon și să ascultăm. Sunetul slăbește în timp. De ce se întâmplă asta? Volumul sunetului este atenuat din cauza scăderii amplitudinii oscilației picioarelor dispozitivului. Ele nu vibrează atât de puternic, ceea ce înseamnă că scade și amplitudinea vibrațiilor moleculelor de aer. Cu cât este mai jos, cu atât sunetul va fi mai silențios. Această afirmație este valabilă pentru sunete de aceeași frecvență. Se pare că atât înălțimea, cât și volumul sunetului depind de amplitudinea undei.
Percepția sunetelor de diferite volume
Din cele de mai sus, se pare că, cu cât sunetul este mai puternic, cu atât suntem mai clariauzim, cu atât putem percepe schimbări mai subtile. Nu este adevarat. Dacă corpul este făcut să oscileze cu o amplitudine foarte mare, dar cu o frecvență scăzută, atunci un astfel de sunet va fi puțin distins. Cert este că în întreaga gamă de audibilitate (20-20 mii Hz), urechea noastră distinge cel mai bine sunetele în jurul a 1 kHz. Auzul uman este cel mai sensibil la aceste frecvențe. Astfel de sunete ni se par cele mai puternice. Semnale de avertizare, sirenele sunt reglate exact la 1 kHz.
Nivel de volum al diferitelor sunete
Tabelul arată sunetele obișnuite și volumul lor în decibeli.
| Tip de zgomot | Nivel de volum, dB |
| Respirație calmă | 0 |
| Șoaptă, foșnet de frunze | 10 |
| Tictarea unui ceas la 1 m distanță | 30 |
| Conversație obișnuită | 45 |
| Zgomot în magazin, conversație la birou | 55 |
| Sunetul străzii | 60 |
| Vorbire puternică | 65 |
| Zgomot tipărit | 74 |
| Mașină | 77 |
| Autobuz | 80 |
| Mașini-unelte de inginerie | 80 |
| Țipăt puternic | 85 |
| Motocicletă cu amortizor | 85 |
| strung | 90 |
| Uzină metalurgică | 99 |
| Orchestra, vagon de metrou | 100 |
| Stație de compresor | 100 |
| Ferrăstrău cu lanț | 105 |
| Elicopter | 110 |
| Tunet | 120 |
| Motor cu reacție | 120 |
| Nituirea, tăierea oțelului (acest volum este egal cu pragul de durere) | 130 |
| Avion la lansare | 130 |
| Lansarea rachetei (provoacă șoc de obuz) | 145 |
| Zgomot de pușcă de calibru mediu lângă bot (provoacă răni) | 150 |
| Avioane supersonice (acest volum duce la răni și șocuri dureroase) | 160 |
Timbre
Înălțimea și intensitatea sunetului sunt determinate, după cum am aflat, de frecvența și amplitudinea undei. Timbrul este independent de aceste caracteristici. Să luăm două surse de sunet cu aceeași înălțime pentru a înțelege de ce au un timbru diferit.
Primul instrument va fi un diapazon care sună la o frecvență de 440 Hz (aceasta este nota pentru prima octavă), al doilea - un flaut, al treilea - o chitară. Cu instrumentele muzicale, reproducem aceeași notă pe care sună diapazonul. Toate trei au aceeași înălțime, dar totuși sună diferit, diferă ca timbru. Care este motivul? Totul este despre vibrațiile undei sonore. Mișcarea pe care o produce o undă acustică de sunete complexe se numește oscilație nearmonică. Unda în diferite zone oscilează cu forță și frecvență diferite. Aceste acorduri suplimentare, care diferă ca volum și înălțime, se numesc armonizări.
Nu confunda tonul și timbrul. Fizica sunetului este astfel încât dacă„amestecă” altele suplimentare, mai în alte la sunetul principal, obținem ceea ce se numește timbru. Este determinat de volumul și numărul de tonuri. Frecvența tonurilor de ton este un multiplu al frecvenței celui mai scăzut ton, adică este un număr întreg de ori mai mare - 2, 3, 4 etc. Tonul cel mai scăzut se numește tonul principal, acesta este cel care determină înălțimea înălțimii., iar tonurile afectează timbrul.
Există sunete care nu conțin deloc acorduri, cum ar fi un diapazon. Dacă înfățișați mișcarea undei sale sonore pe un grafic, obțineți o undă sinusoidală. Astfel de vibrații se numesc armonice. Diapazonul emite doar tonul fundamental. Acest sunet este adesea numit plictisitor, incolor.
Când un sunet are multe tonuri de în altă frecvență, devine dur. Tonurile joase dau sunetului catifelare, catifelat. Fiecare instrument muzical, voce are propriul set de note. Este combinația dintre tonul fundamental și tonurile generale care dă un sunet unic, dă sunetului un anumit timbru.
