Ar šīs video nodarbības palīdzību var apgūt tēmu “Skaņas avoti. Skaņas vibrācijas. Augstums, tonis, skaļums. Šajā nodarbībā jūs uzzināsiet, kas ir skaņa. Mēs arī apsvērsim skaņas vibrāciju diapazonus, ko uztver cilvēka dzirde. Noskaidrosim, kas var būt skaņas avots un kādi apstākļi ir nepieciešami tās rašanās gadījumam. Mēs pētīsim arī tādas skaņas īpašības kā augstums, tembrs un skaļums.
Nodarbības tēma ir veltīta skaņas avotiem, skaņas vibrācijām. Parunāsim arī par skaņas īpašībām – augstumu, skaļumu un tembru. Pirms runāt par skaņu, par skaņas viļņiem, atcerēsimies, ka mehāniskie viļņi izplatās elastīgās vidēs. Daļa no garenvirziena mehāniskajiem viļņiem, kas tiek uztverta cilvēka orgāni dzirdi sauc par skaņu, skaņas viļņiem. Skaņa ir mehāniski viļņi, ko uztver cilvēka dzirdes orgāni, kas izraisa skaņas sajūtas. .
Eksperimenti liecina, ka cilvēka auss, cilvēka dzirdes orgāni uztver vibrācijas ar frekvencēm no 16 Hz līdz 20 000 Hz. Tieši šo diapazonu mēs saucam par skaņas diapazonu. Protams, ir viļņi, kuru frekvence ir mazāka par 16 Hz (infraskaņa) un lielāka par 20 000 Hz (ultraskaņa). Bet šo diapazonu, šīs sadaļas cilvēka auss neuztver.
Rīsi. 1. Cilvēka auss dzirdes diapazons
Kā jau teicām, cilvēka dzirdes orgāni neuztver infraskaņas un ultraskaņas zonas. Lai gan tos var uztvert, piemēram, daži dzīvnieki, kukaiņi.
Kas ? Skaņas avoti var būt jebkuri ķermeņi, kas svārstās ar skaņas frekvenci (no 16 līdz 20 000 Hz)
Rīsi. 2. Svārstīgs lineāls, kas iespiests skrūvspīlēs, var būt skaņas avots
Pievērsīsimies pieredzei un redzēsim, kā veidojas skaņas vilnis. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešams metāla lineāls, kuru mēs saspiežam skrūvspīlēs. Tagad, iedarbojoties uz lineālu, mēs varam novērot vibrācijas, bet nedzirdam nekādu skaņu. Un tomēr ap lineālu tiek izveidots mehānisks vilnis. Ņemiet vērā, ka, lineālam pārvietojoties uz vienu pusi, šeit veidojas gaisa blīvējums. Otrā pusē ir arī zīmogs. Starp šīm blīvēm veidojas gaisa vakuums. Gareniskais vilnis - tas ir skaņas vilnis, kas sastāv no blīvēm un gaisa izplūdēm. Lineāla vibrācijas frekvence šajā gadījumā ir mazāka par audio frekvenci, tāpēc mēs nedzirdam šo vilni, šo skaņu. Balstoties uz tikko novēroto pieredzi, 18. gadsimta beigās tika izveidots instruments, ko sauc par kamertoni.
Rīsi. 3. Garenisko skaņas viļņu izplatīšanās no kamertona
Kā redzējām, skaņa rodas ķermeņa vibrāciju rezultātā ar skaņas frekvenci. Skaņas viļņi izplatās visos virzienos. Starp cilvēka dzirdes aparātu un skaņas viļņu avotu ir jābūt videi. Šī vide var būt gāzveida, šķidra, cieta, bet tai jābūt daļiņām, kas spēj pārraidīt vibrācijas. Skaņas viļņu pārraides procesam obligāti jānotiek tur, kur ir matērija. Ja nav vielas, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu.
Lai skaņa pastāvētu:
1. Skaņas avots
2. Trešdiena
3. Dzirdes aparāts
4. Frekvence 16-20000Hz
5. Intensitāte
Tagad pāriesim pie skaņas īpašību apspriešanas. Pirmais ir laukums. Skaņas augstums - raksturlielums, ko nosaka svārstību biežums. Jo augstāka ir ķermeņa frekvence, kas rada vibrācijas, jo augstāka būs skaņa. Atkal pievērsīsimies lineālam, kas saspiests skrūvspīlēs. Kā jau teicām, mēs redzējām vibrācijas, bet nedzirdējām skaņu. Ja tagad lineāla garumu padarīs mazāku, tad skaņu dzirdēsim, bet saskatīt vibrācijas būs daudz grūtāk. Paskaties uz līniju. Ja mēs tagad rīkojamies saskaņā ar to, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu, bet mēs novērojam vibrācijas. Ja mēs saīsināsim lineālu, mēs dzirdēsim noteikta augstuma skaņu. Lineāla garumu varam padarīt vēl īsāku, tad dzirdēsim vēl augstāka toņa (frekvences) skaņu. To pašu varam novērot ar kamertoniem. Ja paņemam lielu kamertoni (to sauc arī par demonstrācijas kamertoni) un sitam pa šādas kamertones kājām, mēs varam novērot svārstības, bet skaņu nedzirdēsim. Ja paņemam citu kamertonu, tad, uzsitot to, mēs dzirdēsim noteiktu skaņu. Un nākamā kamertonis, īsts kamertonis, ar kuru tiek noskaņoti mūzikas instrumenti. Tas rada skaņu, kas atbilst la notij vai, kā saka, 440 Hz.
Nākamā īpašība ir skaņas tembrs. Tembris sauc par skaņas krāsu. Kā var ilustrēt šo īpašību? Tembris ir atšķirība starp divām identiskām skaņām, kuras atskaņo dažādi mūzikas instrumenti. Jūs visi zināt, ka mums ir tikai septiņas notis. Ja dzirdam vienu un to pašu A noti uz vijoles un klavierēm, tad tās atšķirsim. Mēs uzreiz varam pateikt, kurš instruments radīja šo skaņu. Tieši šī pazīme – skaņas krāsa – raksturo tembru. Jāteic, ka tembrs ir atkarīgs no tā, kādas skaņas vibrācijas tiek atveidotas, papildus pamattonis. Fakts ir tāds, ka patvaļīgas skaņas vibrācijas ir diezgan sarežģītas. Viņi saka, ka tie sastāv no atsevišķu vibrāciju kopuma vibrāciju spektrs. Tā ir papildu vibrāciju (virstoņu) atveidošana, kas raksturo konkrētas balss vai instrumenta skaņas skaistumu. Tembris ir viena no galvenajām un spilgtākajām skaņas izpausmēm.
Vēl viena iezīme ir skaļums. Skaņas skaļums ir atkarīgs no vibrāciju amplitūdas. Apskatīsim un pārliecināsimies, ka skaļums ir saistīts ar vibrāciju amplitūdu. Tātad, pieņemsim kamertoni. Rīkosimies šādi: ja vāji uzsit kamertoni, tad svārstību amplitūda būs maza un skaņa klusa. Ja tagad kamertonis tiek sists spēcīgāk, tad skaņa ir daudz skaļāka. Tas ir saistīts ar faktu, ka svārstību amplitūda būs daudz lielāka. Skaņas uztvere ir subjektīva lieta, tā ir atkarīga no tā, kāds ir dzirdes aparāts, kāda ir cilvēka pašsajūta.
Papildliteratūras saraksts:
Vai esat pazīstams ar skaņu? // Kvants. - 1992. - Nr.8. - C. 40-41. Kikoins A.K. Par mūzikas skaņām un to avotiem // Kvant. - 1985. - Nr.9. - S. 26-28. Elementāra fizikas mācību grāmata. Ed. G.S. Landsbergs. T. 3. - M., 1974. gads.
Tiek saukta fizikas nozare, kas nodarbojas ar skaņas vibrācijām akustika.
Cilvēka auss ir veidota tā, lai vibrācijas ar frekvenci no 20 Hz līdz 20 kHz uztvertu kā skaņu. Zemas frekvences(skaņa no basa bungas vai ērģeļu caurules) auss uztver kā basa notis. Moskītu svilpe vai čīkstēšana atbilst augstām frekvencēm. Tiek sauktas svārstības ar frekvenci zem 20 Hz infraskaņa un ar frekvenci virs 20 kHz - ultraskaņa. Cilvēks šādas vibrācijas nedzird, bet ir dzīvnieki, kas pirms zemestrīces dzird infraskaņas, kas nāk no zemes garozas. Tos dzirdot, dzīvnieki atstāj bīstamo zonu.
Mūzikā akustiskās frekvences atbilst bet tur. Galvenās oktāvas nots "la" (taustiņš C) atbilst 440 Hz frekvencei. Nākamās oktāvas nots "la" atbilst frekvencei 880 Hz. Un tā visas pārējās oktāvas pēc frekvences atšķiras tieši divas reizes. Katrā oktāvā izšķir 6 toņus vai 12 pustoņus. Katrs tonis ir biežums yf2~ 1,12 atšķiras no iepriekšējā signāla frekvences, katrs pustonis atšķiras no iepriekšējās ar "$2 . Redzam, ka katra nākamā frekvence atšķiras no iepriekšējās nevis par dažiem Hz, bet gan par tas pats numurs vienreiz. Tādu mērogu sauc logaritmisks, jo vienāds attālums starp toņiem būs tieši logaritmiskajā skalā, kur tiek attēlota nevis pati vērtība, bet gan tās logaritms.
Ja skaņa atbilst vienai frekvencei v (vai ar = 2tcv), tad to sauc par harmonisku vai monohromatisku. Tīri harmoniskas skaņas ir reti sastopamas. Gandrīz vienmēr skaņa satur frekvenču kopu, t.i., tās spektrs (skat. šīs nodaļas 8. nodaļu) ir sarežģīts. Mūzikas vibrācijas vienmēr satur pamattoni cco \u003d 2n / T, kur T ir periods, un virstoņu kopu 2 (Oo, Zco 0, 4coo utt. Virstoņu kopu, kas norāda to intensitāti mūzikā, sauc par to. tembrs. Dažādiem mūzikas instrumentiem, dažādiem dziedātājiem, kas sit vienu un to pašu noti, ir dažādi tembri. Tas viņiem piešķir dažādas krāsas.
Ir iespējama arī ne vairāku frekvenču sajaukums. Eiropas klasiskajā mūzikā tas tiek uzskatīts par disonējošu. Tomēr tas tiek izmantots mūsdienu mūzikā. Tiek izmantota pat lēna jebkuru frekvenču kustība pieauguma vai samazināšanās virzienā (ukulele).
Nemūzikas skaņās iespējama jebkura frekvenču kombinācija spektrā un to maiņa laikā. Šādu skaņu spektrs var būt nepārtraukts (sk. 8. nodaļu). Ja intensitāte visām frekvencēm ir aptuveni vienāda, tad šādu skaņu sauc par "balto troksni" (termins ir ņemts no optikas, kur baltā krāsa ir visu frekvenču kopums).
Cilvēka runas skaņas ir ļoti sarežģītas. Viņiem ir sarežģīts spektrs, kas laika gaitā strauji mainās, izrunājot vienu skaņu, vārdu un visu frāzi. Tas piešķir runas skaņām dažādas intonācijas un akcentus. Rezultātā pēc balss ir iespējams atšķirt vienu cilvēku no otra, pat ja viņi izrunā vienus un tos pašus vārdus.
Skaņu rada mehāniskas vibrācijas elastīgos nesējos un ķermeņos, kuru frekvences ir diapazonā no 20 Hz līdz 20 kHz un kuras cilvēka auss spēj uztvert.
Attiecīgi mehāniskās vibrācijas ar norādītajām frekvencēm sauc par skaņas un akustiskām. Nedzirdamas mehāniskās vibrācijas, kuru frekvences ir zemākas par skaņas diapazonu, sauc par infraskaņu, un tās, kuru frekvences pārsniedz skaņas diapazonu, sauc par ultraskaņu.
Ja zem gaisa sūkņa zvana novieto skaņu korpusu, piemēram, elektrisko zvaniņu, tad, izsūknējot gaisu, skaņa kļūs arvien vājāka un, visbeidzot, pilnībā apstāsies. Vibrāciju pārraide no skanošā ķermeņa tiek veikta pa gaisu. Ņemiet vērā, ka savu vibrāciju laikā skanošais ķermenis savu vibrāciju laikā pārmaiņus saspiež gaisu, kas atrodas blakus ķermeņa virsmai, tad, gluži pretēji, rada šajā slānī retumu. Tādējādi skaņas izplatīšanās gaisā sākas ar gaisa blīvuma svārstībām oscilējoša ķermeņa virsmā.
muzikālais tonis. Skaļums un augstums
Skaņu, ko dzirdam, kad tās avots rada harmoniskas svārstības, sauc par mūzikas signālu vai, īsi sakot, toni.
Jebkurā mūzikas tonī pēc dzirdes varam atšķirt divas īpašības: skaļumu un augstumu.
Vienkāršākie novērojumi mūs pārliecina, ka jebkura noteiktā augstuma toni nosaka vibrāciju amplitūda. Pēc sitiena kamertonis skaņa pamazām norimst. Tas notiek kopā ar svārstību slāpēšanu, t.i. ar to amplitūdas samazināšanos. Stingrāk uzsitot kamertoni, t.i. piešķirot vibrācijām lielu amplitūdu, mēs dzirdēsim skaļāku skaņu nekā ar vāju triecienu. To pašu var novērot ar stīgu un vispār ar jebkuru skaņas avotu.
Ja ņemam vairākas dažāda izmēra kamertones, tad nebūs grūti tās sakārtot pēc auss pieaugošā soļa secībā. Tādējādi tie atradīsies arī pēc izmēra: lielākā kamertonis dod zemāko skaņu, mazākā - visvairāk alt. Tādējādi piķi nosaka svārstību biežums. Jo augstāka ir frekvence un līdz ar to, jo īsāks ir svārstību periods, jo augstāku toni mēs dzirdam.
akustiskā rezonanse
Rezonanses parādības var novērot uz jebkuras frekvences mehāniskām vibrācijām, jo īpaši uz skaņas vibrācijām.
Mēs noliekam divas identiskas kamertonis blakus, pagriežot kārbu caurumus, uz kuriem tie ir uzstādīti, viens pret otru. Kastes ir vajadzīgas, jo tās pastiprina kamertonu skaņu. Tas ir saistīts ar rezonansi starp kamertonu un kastē esošajām gaisa kolonnām; tāpēc kastes sauc par rezonatoriem vai rezonanses kastēm.
Sasitīsim vienu no kamertoniem un pēc tam apslāpēsim to ar pirkstiem. Mēs dzirdēsim otrās kamertonis skaņu.
Ņemsim divas dažādas kamertones, t.i. ar dažādiem soļiem un atkārtojiet eksperimentu. Tagad katrs kamertons vairs nereaģēs uz citas kamertona skaņu.
Šo rezultātu nav grūti izskaidrot. Vienas kamertonis vibrācijas iedarbojas pa gaisu ar zināmu spēku uz otru kamertonu, liekot tai veikt savas piespiedu vibrācijas. Tā kā kamertonis 1 veic harmoniskas svārstības, tad spēks, kas iedarbojas uz kamertonu 2, mainīsies saskaņā ar harmonisko svārstību likumu ar 1. kamertonis frekvenci. Ja spēka frekvence ir atšķirīga, tad piespiedu svārstības būs tik vājas. ka mēs viņus nedzirdēsim.
Trokšņi
Mēs dzirdam muzikālu skaņu (notīti), kad svārstības ir periodiskas. Piemēram, šāda veida skaņu rada klavieru stīga. Ja nospiežat vairākus taustiņus vienlaikus, t.i. izskan vairākas notis, tad saglabāsies muzikālā skanējuma sajūta, bet skaidri iznāks atšķirība starp līdzskaņām (ausai patīkamām) un disonējošām (nepatīkamām) notīm. Izrādās, ka tās notis, kuru punkti ir mazu skaitļu attiecībās, sasaucas. Piemēram, līdzskaņa tiek iegūta, ja periodu attiecība ir 2:3 (piktā), 3:4 (kvants), 4:5 (lielā trešdaļa) utt. Ja periodi ir saistīti kā lieli skaitļi, piemēram, 19:23, tad tiek iegūta disonanse - muzikāla, bet nepatīkama skaņa. Mēs iesim vēl tālāk no vibrāciju periodiskuma, ja vienlaikus nospiedīsim daudzus taustiņus. Skaņa būs trokšņaina.
Trokšņiem ir raksturīga spēcīga svārstību formas neperiodiskums: vai nu tās ir ilgstošas svārstības, bet pēc formas ļoti sarežģītas (svilkšana, čīkstēšana), vai arī atsevišķas emisijas (klikšķi, sitieni). No šī viedokļa arī skaņas, ko izsaka līdzskaņi (svilkšana, lūpu u.c.), būtu jāpieskaita trokšņiem.
Visos gadījumos trokšņu svārstības sastāv no milzīga skaita harmonisku svārstību ar dažādām frekvencēm.
Tādējādi harmonisko svārstību spektrs sastāv no vienas frekvences. Periodiskām svārstībām spektrs sastāv no frekvenču kopas - tās pamata un daudzkārtņu. Ar līdzskaņiem mums ir spektrs, kas sastāv no vairākām šādām frekvenču kopām, no kurām galvenās ir saistītas kā mazi veseli skaitļi. Disonējošās harmonijās pamata frekvences vairs nav tik vienkāršās attiecībās. Jo vairāk dažādu frekvenču spektrā, jo tuvāk mēs nonākam troksnim. Tipiskiem trokšņiem ir spektri, kuros ir ārkārtīgi daudz frekvenču.
Šajā nodarbībā tiek apskatīta tēma "Skaņas viļņi". Šajā nodarbībā turpināsim apgūt akustiku. Pirmkārt, mēs atkārtojam skaņas viļņu definīciju, pēc tam apsveram to frekvenču diapazonus un iepazīstamies ar ultraskaņas un infraskaņas viļņu jēdzienu. Apspriedīsim arī skaņas viļņu īpašības dažādos medijos un uzzināsim, kādas īpašības tiem piemīt. .
Skaņas viļņi - tās ir mehāniskās vibrācijas, kuras, izplatoties un mijiedarbojoties ar dzirdes orgānu, cilvēks uztver (1. att.).
Rīsi. 1. Skaņas vilnis
Sadaļu, kas aplūko šos viļņus fizikā, sauc par akustiku. To cilvēku profesija, kurus parasti sauc par "klausītājiem", ir akustika. Skaņas vilnis ir vilnis, kas izplatās elastīgā vidē, tas ir garenvirziena vilnis, un, kad tas izplatās elastīgā vidē, mijas saspiešana un retināšana. Tas tiek pārraidīts laika gaitā attālumā (2. att.).
Rīsi. 2. Skaņas viļņa izplatīšanās
Skaņas viļņi ietver tādas vibrācijas, kas tiek veiktas ar frekvenci no 20 līdz 20 000 Hz. Šīs frekvences atbilst viļņu garumam 17 m (20 Hz) un 17 mm (20 000 Hz). Šis diapazons tiks saukts par dzirdamu skaņu. Šie viļņu garumi ir doti gaisam, kurā skaņas izplatīšanās ātrums ir vienāds ar.
Ir arī tādi diapazoni, ar kuriem nodarbojas akustiķi - infraskaņa un ultraskaņa. Infraskaņas ir tie, kuru frekvence ir mazāka par 20 Hz. Un ultraskaņas ir tās, kuru frekvence ir lielāka par 20 000 Hz (3. att.).
Rīsi. 3. Skaņas viļņu diapazoni
Katram izglītotam cilvēkam ir jāvadās skaņas viļņu frekvenču diapazonā un jāzina, ka, ja viņš dosies uz ultraskaņas skenēšanu, tad attēls datora ekrānā tiks veidots ar frekvenci, kas pārsniedz 20 000 Hz.
Ultraskaņa - Tie ir mehāniski viļņi, kas līdzīgi skaņas viļņiem, bet ar frekvenci no 20 kHz līdz miljardam hercu.
Tiek saukti viļņi, kuru frekvence pārsniedz miljardu hercu hiperskaņas.
Ultraskaņu izmanto, lai noteiktu defektus lietajās daļās. Īsu ultraskaņas signālu plūsma tiek novirzīta uz pārbaudāmo daļu. Tajās vietās, kur nav defektu, signāli iziet cauri daļai, uztvērējam tos nereģistrējot.
Ja daļā ir plaisa, gaisa dobums vai cita neviendabība, tad ultraskaņas signāls tiek atstarots no tā un, atgriežoties, nonāk uztvērējā. Tādu metodi sauc ultraskaņas defektu noteikšana.
Citi ultraskaņas izmantošanas piemēri ir ultraskaņas iekārtas, ultraskaņas iekārtas, ultraskaņas terapija.
Infraskaņa - mehāniski viļņi, kas līdzīgi skaņas viļņiem, bet ar frekvenci mazāku par 20 Hz. Cilvēka auss tos neuztver.
Dabiski infraskaņas viļņu avoti ir vētras, cunami, zemestrīces, viesuļvētras, vulkānu izvirdumi, pērkona negaiss.
Infraskaņa ir arī svarīgi viļņi, ko izmanto, lai vibrētu virsmu (piemēram, lai iznīcinātu dažus lielus objektus). Mēs ielaižam infraskaņu augsnē - un augsne tiek sasmalcināta. Kur šis tiek izmantots? Piemēram, dimanta raktuvēs, kur viņi ņem rūdu, kas satur dimanta komponentus, un sasmalcina to mazās daļiņās, lai atrastu šos dimanta ieslēgumus (4. att.).
Rīsi. 4. Infraskaņas pielietojums
Skaņas ātrums ir atkarīgs no vides apstākļiem un temperatūras (5. att.).
Rīsi. 5. Skaņas viļņu izplatīšanās ātrums dažādos medijos
Lūdzu, ņemiet vērā: gaisā skaņas ātrums ir vienāds ar , bet ātrums palielinās par . Ja esat pētnieks, tad šādas zināšanas jums var noderēt. Jūs pat varat nākt klajā ar kaut kādu temperatūras sensoru, kas noteiks temperatūras atšķirības, mainot skaņas ātrumu vidē. Mēs jau zinām, ka jo blīvāka ir barotne, jo nopietnāka mijiedarbība starp barotnes daļiņām, jo ātrāk izplatās vilnis. Mēs to apspriedām pēdējā rindkopā, izmantojot sausa gaisa un mitra gaisa piemēru. Ūdenim skaņas izplatīšanās ātrums. Ja jūs izveidojat skaņas vilni (klauvējat uz kamertona), tad tā izplatīšanās ātrums ūdenī būs 4 reizes lielāks nekā gaisā. Ar ūdeni informācija sasniegs 4 reizes ātrāk nekā pa gaisu. Un vēl ātrāk tēraudā: 
(6. att.).
Rīsi. 6. Skaņas viļņa izplatīšanās ātrums
Jūs zināt no eposiem, ko izmantoja Iļja Muromets (un visi varoņi un vienkāršie krievu cilvēki un zēni no Gaidara Revolucionārās militārās padomes), ļoti izmantoja interesants veids objekta noteikšana, kas tuvojas, bet joprojām atrodas tālu. Skaņa, ko tas rada, pārvietojoties, vēl nav dzirdama. Iļja Muromets, piespiedis ausi pie zemes, viņu dzird. Kāpēc? Jo uz cietas zemes skaņa tiek pārraidīta no lielāks ātrums, kas nozīmē, ka tas ātrāk sasniegs Iļjas Muromeca ausi, un viņš varēs sagatavoties sastapšanai ar ienaidnieku.
Interesantākie skaņas viļņi ir mūzikas skaņas un trokšņi. Kādi objekti var radīt skaņas viļņus? Ja ņemam viļņu avotu un elastīgu vidi, ja liksim skaņas avotam harmoniski vibrēt, tad iegūsim brīnišķīgu skaņas vilni, ko sauksim par mūzikas skaņu. Šie skaņas viļņu avoti var būt, piemēram, ģitāras vai klavieru stīgas. Tas var būt skaņas vilnis, kas rodas gaisa caurules (ērģeļu vai caurules) spraugā. No mūzikas stundām jūs zināt notis: do, re, mi, fa, salt, la, si. Akustikā tos sauc par toņiem (7. att.).
Rīsi. 7. Muzikālie toņi
Visiem priekšmetiem, kas var izdalīt toņus, būs funkcijas. Kā tie atšķiras? Tie atšķiras pēc viļņa garuma un frekvences. Ja šos skaņas viļņus nerada harmoniski skanoši ķermeņi vai tie nav savienoti kopējā orķestra skaņdarbā, tad šādu skaņu skaitu sauks par troksni.
Troksnis- dažādas fiziskas dabas nejaušas svārstības, ko raksturo laika un spektrālās struktūras sarežģītība. Trokšņa jēdziens ir ikdienišķs un fizisks, tie ir ļoti līdzīgi, tāpēc mēs to ieviešam kā atsevišķu svarīgu apskates objektu.
Pāriesim pie skaņas viļņu kvantitatīvām aplēsēm. Kādas ir mūzikas skaņas viļņu īpašības? Šīs īpašības attiecas tikai uz harmoniskām skaņas vibrācijām. Tātad, skaņas skaļums. Kas nosaka skaņas skaļumu? Apsveriet skaņas viļņa izplatīšanos laikā vai skaņas viļņu avota svārstības (8. att.).
Rīsi. 8. Skaņas skaļums
Tajā pašā laikā, ja mēs sistēmai nepievienojām daudz skaņas (piemēram, maigi uzsitiet pa klavieru taustiņu), tad būs klusa skaņa. Ja mēs skaļi, augstu paceļot roku, saucam šo skaņu, nospiežot taustiņu, mēs iegūstam skaļu skaņu. No kā tas ir atkarīgs? Klusām skaņām ir mazāk vibrāciju nekā skaļām skaņām.
Nākamā svarīgā muzikālās skaņas un jebkura cita īpašība ir augstums. Kas nosaka skaņas augstumu? Augstums ir atkarīgs no frekvences. Mēs varam likt avotam svārstīties bieži, vai arī mēs varam likt tam svārstīties ne pārāk ātri (tas ir, radīt mazāk svārstību laika vienībā). Apsveriet vienas amplitūdas augstas un zemas skaņas laika novirzi (9. att.).
Rīsi. 9. Piķis
Var izdarīt interesantu secinājumu. Ja cilvēks dzied basā, tad viņa skaņas avots (tās ir balss saites) svārstās vairākas reizes lēnāk nekā cilvēkam, kurš dzied soprānu. Otrajā gadījumā balss saites vibrē biežāk, tāpēc biežāk izraisa kompresijas un retināšanas perēkļus viļņa izplatībā.
Ir vēl viena interesanta skaņas viļņu īpašība, ko fiziķi nepēta. to tembrs. Jūs zināt un viegli atšķirt vienu un to pašu skaņdarbu, kas tiek atskaņots uz balalaikas vai čella. Kāda ir atšķirība starp šīm skaņām vai šo izpildījumu? Eksperimenta sākumā mēs lūdzām cilvēkus, kas rada skaņas, padarīt tās aptuveni vienādu amplitūdu, lai skaņas skaļums būtu vienāds. Tas ir kā ar orķestri: ja nav jāizceļ kāds instruments, visi spēlē aptuveni vienādi, ar vienādu spēku. Tātad balalaikas un čella tembrs ir atšķirīgs. Ja mēs uzzīmētu skaņu, kas tiek iegūta no viena instrumenta, no cita, izmantojot diagrammas, tad tās būtu vienādas. Bet jūs varat viegli atšķirt šos instrumentus pēc to skaņas.
Vēl viens tembra nozīmes piemērs. Iedomājieties divus dziedātājus, kuri absolvē vienu un to pašu mūzikas skolu ar tiem pašiem skolotājiem. Vienlīdz labi viņi mācījās ar pieciniekiem. Viens nez kāpēc kļūst par izcilu izpildītāju, bet otrs visu mūžu ir neapmierināts ar savu karjeru. Faktiski to nosaka tikai viņu instruments, kas izraisa tikai balss vibrācijas vidē, tas ir, viņu balsis atšķiras pēc tembra.
Bibliogrāfija
- Sokolovičs Ju.A., Bogdanova G.S. Fizika: uzziņu grāmata ar problēmu risināšanas piemēriem. - 2. izdevuma pārdale. - X .: Vesta: izdevniecība "Ranok", 2005. - 464 lpp.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. klase: vispārējās izglītības mācību grāmata. iestādes / A.V. Periškins, E.M. Gutņiks. - 14. izd., stereotips. - M.: Bustards, 2009. - 300 lpp.
- Interneta portāls "eduspb.com" ()
- Interneta portāls "msk.edu.ua" ()
- Interneta portāls "class-fizika.narod.ru" ()
Mājasdarbs
- Kā tiek izplatīta skaņa? Kas var būt skaņas avots?
- Vai skaņa var ceļot kosmosā?
- Vai katru vilni, kas sasniedz cilvēka ausi, viņš uztver?
1 slaids
2 slaids
Mūsu nodarbības mērķis Iepazīties ar skaņas avotiem; Parādīt cēloņsakarību starp svārstīgo ķermeni un skaņas vibrācijām; Atver prātu.
3 slaids
Mūsu nodarbības epigrāfs Būšu gudrs, būšu zinošs, centīšos... Un viss izdosies!
4 slaids
Nodarbības plāns Organizatoriskais brīdis-1min Zināšanu aktualizēšana-3min Motivācija un mērķu izvirzīšana-3min Jaunu zināšanu iegūšanas posms-10min Fiziskā audzināšana-2min Mācību materiāla nostiprināšana-15min Informācija par mājasdarbu-2min Nodarbības rezumēšana-4min
5 slaids
6 slaids
Akustika ir fizikas nozare, kas pēta skaņas parādības.Mēs dzīvojam skaņu pasaulē, kas ļauj saņemt informāciju par apkārt notiekošo.
7 slaids
8 slaids
Skaņas ir pētītas kopš seniem laikiem. Pirmie akustiskie novērojumi tika veikti 6. gadsimtā pirms mūsu ēras. Pitagors izveidoja saikni starp toņu un stīgas vai caurules garumu, kas rada skaņu. IV gadsimtā. BC. Aristotelis bija pirmais, kurš pareizi aprakstīja, kā skaņa pārvietojas gaisā. Viņš teica, ka skanošais ķermenis izraisa gaisa saspiešanu un retināšanu, un skaidroja atbalsi ar skaņas atstarošanu no šķēršļiem. 15. gadsimtā Leonardo da Vinči formulēja skaņas viļņu neatkarības principu no dažādiem avotiem. Skaņu izpētes vēsture
9 slaids
kamertonis ir metāla "slingshot", kas uzstādīts uz kastes, kurai nav vienas sienas. Ja ar speciālu gumijas āmuru sitīsi pa kamertona “kājām”, tas izdos skaņu, ko sauc par muzikālo toni. Kameras dakša tika izgudrota 18. gadsimtā mūzikas instrumentu noskaņošanai.
10 slaids
Skaņa - mehāniskās vibrācijas, kas izplatās elastīgās vidēs, gāzēs, šķidrumos un cietās vielās, ko uztver auss. Skaņa (skaņas viļņi) ir elastīgi viļņi, kas cilvēkā var izraisīt dzirdes sajūtas. Skaņas izplatīšanās process ir arī vilnis. Šo pieņēmumu pirmais izdarīja slavenais angļu fiziķis Īzaks Ņūtons (1643–1727).
11 slaids
Skaņas avoti Visos gadījumos izplatīta ir to izcelsme. Ķermeņu vibrācijas izraisa gaisa vibrācijas. Dabisks (balss, lapu čaukstēšana, sērfošanas troksnis utt.) Mākslīgais (skaņotājs, stīga, zvans, membrāna utt.)
12 slaids
Nosakiet skaņas avotus mīklās 3. Ierīce ir maza, bet tik pārsteidzoša. Ja mans draugs ir tālu, man ir viegli ar viņu runāt. (Tālrunis.) 4. Divi brāļi Klauvē pie viena dibena. Bet viņi ne tikai pārspēj - viņi kopā dzied dziesmu. (Bungas.) 2. Ganīt govi pļavā Saimniece sūtīja, Piekārusi mazu zvaniņu. Kas tas? Uzminiet! (Zvans.) 1. Trīs stīgas uzvilka uz koka trijstūra, Paņēma rokās, spēlēja - Kājas pašas gāja dejā. (Balalaika.)
13 slaids
Stikla sienu vibrācijas pēc sitiena ar āmuru Zvans grabulīši Kaņdakšas Skaņas avoti Skaņas avots ir jebkurš ķermenis, kas svārstās ar frekvenci no 20 līdz 20 000 Hz.
14 slaids
Frekvenču diapazoni Infraskaņa Frekvence mazāka par 20 Hz Skaņa apkārtējā vidē, frekvence no 20 Hz līdz 20 kHz. Ultraskaņas frekvence, kas lielāka par 20 000 Hz
15 slaids
Teiciens "mēms kā zivs" ir atspēkots. Zivis ir ļoti sabiedriskas. Dažu zivju skaņas atgādina futbola tiesnešu svilpienus, citas izklausās kā šaušana no šautenes vai pistoles, un dažas rada troksni kā motocikls vai pūš. Vienmēr klusē tikai viena haizivs.
16 slaids
♦ Kāpēc tukšā traukā nedzirdat zvana skaņu? Skaņa izplatās jebkurā elastīgā vidē – cietā, šķidrā un gāzveida, bet nevar izplatīties telpā, kur nav vielas.
17 slaids
Skaņas ātrums ir atkarīgs no vides īpašībām, kurā skaņa izplatās. Gaisā, temperatūrai paaugstinoties par 1°C, skaņas ātrums palielinās par aptuveni 0,60 m/s. 1. tabula. Skaņas ātrums dažādās vielās. Viela Skaņas ātrums, m/s Gaiss (pie 00C) 340 Hēlijs 1005 Ūdeņradis 1300 Ūdens 1440 Jūras ūdens 1560 Dzelzs un tērauds 5000 Stikls 4500 Alumīnijs 5100 Smags koks 4000
18 slaids
Ja skaņa ir vilnis, tad, lai noteiktu skaņas ātrumu, varat izmantot labi zināmās formulas:
19 slaids
20 slaids
2.tabula. Kukaiņu un putnu spārnu svārstību biežums lidojuma laikā, Hz Stārķi Tauriņi Zvirbuļi Vārnas Kolibri Odi 2 līdz 9 līdz 13 3 – 4 50 300 – 600 Mušas Bites Siseņi Siseņi –30102 Buši 3001 Pūķi –301090 100 180–240
21 slaids
Kāds instruments tika izgudrots mūzikas instrumentu noskaņošanai? (Mūzikas instrumentu noskaņošanai tika izgudrots kamertonis. Tas spēj radīt vienas frekvences skaņu.) 2. Vai absolūts klusums sniedz mierinājumu cilvēkam? (Absolūts klusums mums neder, jo tas saglabājas nervu sistēma iekšā pastāvīgs spriegums. Sāk traucēt sirdspuksti, pulss, elpošana un pat skropstu šalkoņa.) 3. Kādā vidē visstraujāk izplatās skaņa. Un kuri ir lēnāki? Fiksācija (gāzēs skaņa izplatās lēnāk nekā citās vidēs. Šķidrumos skaņa izplatās ātrāk. cietvielas skaņa izplatās visātrāk.