انواع امواج صوتی و خصوصیات آنها فیزیک موج صوتی فرکانس موج صوتی چقدر است

صدا امواجی الاستیک در یک محیط (اغلب هوا) است که نامرئی اما برای گوش انسان قابل درک است (موج روی پرده گوش عمل می کند). موج صوتی یک موج طولی فشرده سازی و نادر است.

اگر خلاء ایجاد کنیم، آیا می توانیم صداها را تشخیص دهیم؟ رابرت بویل در سال 1660 یک ساعت را در یک ظرف شیشه ای قرار داد. پس از پمپاژ هوا، صدایی نشنید. تجربه این را ثابت می کند یک محیط برای انتشار صدا مورد نیاز است.

صدا همچنین می تواند از طریق رسانه های مایع و جامد عبور کند. ضربات سنگ ها به وضوح در زیر آب شنیده می شود. ساعت را در یک انتهای تخته چوبی قرار دهید. با قرار دادن گوش خود در انتهای دیگر، می توانید صدای تیک تاک ساعت را به وضوح بشنوید.

موج صوتی از چوب عبور می کند

منبع صدا لزوما اجسام نوسانی هستند. به عنوان مثال، سیم روی گیتار در حالت عادی صدا نمی دهد، اما به محض اینکه آن را به لرزش درآوریم، یک موج صوتی ظاهر می شود.

با این حال، تجربه نشان می دهد که هر جسم نوسانی منبع صوت نیست. مثلاً وزنه ای که روی نخ آویزان است صدایی تولید نمی کند. واقعیت این است که گوش انسان همه امواج را درک نمی کند، بلکه فقط امواجی را درک می کند که اجسامی را با فرکانس 16 هرتز تا 20000 هرتز در نوسان ایجاد می کنند. چنین امواجی نامیده می شود صدا. نوسانات با فرکانس کمتر از 16 هرتز نامیده می شود مادون صوت. نوسانات با فرکانس بیشتر از 20000 هرتز نامیده می شود سونوگرافی.

سرعت صدا

امواج صوتی فوراً منتشر نمی شوند، بلکه با سرعت محدود مشخصی (مشابه سرعت حرکت یکنواخت) منتشر می شوند.

به همین دلیل است که هنگام رعد و برق ابتدا رعد و برق یعنی نور را می بینیم (سرعت نور بسیار بیشتر از سرعت صوت است) و سپس صدا شنیده می شود.

سرعت صوت به محیط بستگی دارد: در جامدات و مایعات سرعت صوت بسیار بیشتر از هوا است. اینها ثابت های اندازه گیری شده جدولی هستند. با افزایش دمای محیط، سرعت صوت افزایش می یابد و با کاهش آن، کاهش می یابد.

صداها متفاوت است. برای مشخص کردن صدا، مقادیر ویژه ای معرفی شده است: حجم، زیر و بم و تن صدا.

حجم صدا به دامنه ارتعاشات بستگی دارد: هر چه دامنه ارتعاشات بیشتر باشد، صدا بلندتر است. علاوه بر این، درک حجم صدا توسط گوش ما به فرکانس ارتعاشات در موج صوتی بستگی دارد. امواج فرکانس بالاتر به عنوان بلندتر درک می شوند.

فرکانس موج صوتی میزان تن صدا را تعیین می کند. هر چه فرکانس ارتعاش منبع صوتی بیشتر باشد، صدای بیشتری تولید می کند. صداهای انسان از نظر بلندی به چندین محدوده تقسیم می شود.

صداها از منابع مختلف ترکیبی از ارتعاشات هارمونیک فرکانس های مختلف هستند. جزء طولانی ترین دوره (کمترین فرکانس) لحن بنیادی نامیده می شود. اجزای باقیمانده صدا عبارتند از تون. مجموعه این اجزا رنگ و تن صدا را ایجاد می کند. مجموعه ای از نواها در صدای افراد مختلف حداقل اندکی متفاوت است و این امر تعیین کننده تن صدای خاص است.

اکو. پژواک در نتیجه انعکاس صدا از موانع مختلف - کوه ها، جنگل ها، دیوارها، ساختمان های بزرگ و غیره شکل می گیرد. پژواک تنها زمانی رخ می دهد که صدای منعکس شده جدا از صدای اصلی شنیده شود. اگر سطوح انعکاسی زیادی وجود داشته باشد و در فواصل مختلف از یک فرد باشد، امواج صوتی منعکس شده در زمان‌های مختلف به او می‌رسند. در این صورت اکو چندتایی خواهد بود. مانع باید 11 متر از فرد فاصله داشته باشد تا اکو شنیده شود.

انعکاس صدا.صدا از سطوح صاف منعکس می شود. بنابراین، هنگام استفاده از بوق، امواج صوتی در همه جهات پراکنده نمی شوند، بلکه یک پرتو با جهت باریک تشکیل می دهند که به دلیل آن قدرت صدا افزایش می یابد و در فاصله بیشتری پخش می شود.

برخی از حیوانات (به عنوان مثال، خفاش، دلفین) ارتعاشات مافوق صوت را منتشر می کنند، سپس موج منعکس شده را از موانع درک می کنند. به این ترتیب آنها مکان و فاصله اشیاء اطراف را تعیین می کنند.

اکولوکیشن. این روشی است برای تعیین مکان اجسام توسط سیگنال های اولتراسونیک منعکس شده از آنها. به طور گسترده در حمل و نقل استفاده می شود. بر روی کشتی ها نصب شده است سونارها- دستگاه هایی برای تشخیص اجسام زیر آب و تعیین عمق و توپوگرافی کف. یک فرستنده و گیرنده صدا در پایین ظرف قرار داده شده است. امیتر سیگنال های کوتاهی می دهد. کامپیوتر با تجزیه و تحلیل زمان تاخیر و جهت سیگنال های برگشتی، موقعیت و اندازه جسمی را که صدا را منعکس می کند، تعیین می کند.

اولتراسوند برای تشخیص و تعیین آسیب های مختلف در قطعات ماشین (حفره ها، ترک ها و ...) استفاده می شود. دستگاه مورد استفاده برای این منظور نامیده می شود تشخیص عیب اولتراسونیک. جریانی از سیگنال های اولتراسونیک کوتاه به قسمت مورد مطالعه ارسال می شود که از ناهمگونی های موجود در داخل آن منعکس شده و با بازگشت وارد گیرنده می شود. در مکان هایی که هیچ نقصی وجود ندارد، سیگنال ها بدون انعکاس قابل توجه از قطعه عبور می کنند و توسط گیرنده ثبت نمی شوند.

سونوگرافی به طور گسترده در پزشکی برای تشخیص و درمان بیماری های خاص استفاده می شود. برخلاف اشعه ایکس، امواج آن روی بافت اثر مضری ندارد. معاینات سونوگرافی تشخیصی (سونوگرافی)امکان تشخیص تغییرات پاتولوژیک در اندام ها و بافت ها بدون مداخله جراحی. دستگاه خاصی امواج اولتراسونیک را با فرکانس 0.5 تا 15 مگاهرتز به قسمت خاصی از بدن هدایت می کند، آنها از اندام مورد مطالعه منعکس می شوند و کامپیوتر تصویر خود را روی صفحه نمایش می دهد.

مادون صوت با جذب کم در رسانه های مختلف مشخص می شود، در نتیجه امواج فروصوت در هوا، آب و پوسته زمین می توانند در فواصل بسیار طولانی منتشر شوند. این پدیده کاربرد عملی پیدا می کند تعیین مکان هاانفجارهای قوی یا موقعیت سلاح شلیک. انتشار امواج فروصوت در فواصل طولانی در دریا این امکان را فراهم می کند پیش بینی بلایای طبیعی- سونامی چتر دریایی، سخت پوستان و غیره قادر به درک زیرصوت ها هستند و نزدیک شدن آن را مدت ها قبل از شروع طوفان حس می کنند.

سخنرانی 3 آکوستیک. صدا

1. صدا، انواع صدا.

2. مشخصات فیزیکی صدا.

3. ویژگی های حس شنوایی. اندازه گیری صدا

4. عبور صدا از طریق رابط.

5. روش تحقیق صحیح.

6. عوامل تعیین کننده پیشگیری از صدا. حفاظت از نویز.

7. مفاهیم و فرمول های اساسی. جداول.

8. وظایف.

آکوستیک.در یک مفهوم گسترده، شاخه ای از فیزیک است که امواج الاستیک را از پایین ترین فرکانس ها تا بالاترین ها مطالعه می کند. در معنای محدود، مطالعه صدا است.

صدا در معنای وسیع، ارتعاشات و امواج الاستیک است که در مواد گازی، مایع و جامد منتشر می شوند. در معنای محدود، پدیده ای است که به طور ذهنی توسط اندام های شنوایی انسان و حیوانات درک می شود.

به طور معمول، گوش انسان صدا را در محدوده فرکانس 16 هرتز تا 20 کیلوهرتز می شنود. با این حال، با افزایش سن، حد بالایی این محدوده کاهش می یابد:

صدایی با فرکانس زیر 16-20 هرتز نامیده می شود مادون صوت،بالای 20 کیلوهرتز -سونوگرافی،و بالاترین فرکانس امواج الاستیک در محدوده 10 9 تا 10 12 هرتز - فراصوت

صداهای موجود در طبیعت به چند نوع تقسیم می شوند.

لحن -این صدایی است که یک فرآیند دوره ای است. مشخصه اصلی لحن فرکانس است. لحن سادهایجاد شده توسط جسمی که طبق یک قانون هارمونیک ارتعاش می کند (به عنوان مثال، یک چنگال تنظیم). لحن پیچیدهتوسط نوسانات دوره ای ایجاد می شود که هارمونیک نیستند (به عنوان مثال، صدای یک آلات موسیقی، صدای ایجاد شده توسط دستگاه گفتار انسان).

سر و صداصدایی است که وابستگی زمانی پیچیده و غیر تکراری دارد و ترکیبی از زنگ های پیچیده به طور تصادفی در حال تغییر (خش خش برگ ها) است.

انفجار صوتی- این یک ضربه صوتی کوتاه مدت است (کف زدن، انفجار، ضربه، رعد و برق).

یک لحن پیچیده، به عنوان یک فرآیند دوره‌ای، می‌تواند به صورت مجموع صداهای ساده (تجزیه شده به آهنگ‌های جزء) نمایش داده شود. این تجزیه نامیده می شود طیف

طیف آکوستیک یک تن، مجموع تمام فرکانس های آن است که شدت یا دامنه نسبی آنها را نشان می دهد.

کمترین فرکانس در طیف (ν) مربوط به تن بنیادی است و فرکانس های باقیمانده را تون یا هارمونیک می نامند. اورتون ها دارای فرکانس هایی هستند که مضربی از فرکانس اصلی هستند: 2ν، 3ν، 4ν، ...

به طور معمول، بزرگترین دامنه طیف مربوط به تن اساسی است. این چیزی است که توسط گوش به عنوان زیر و بمی صدا درک می شود (به زیر مراجعه کنید). فراتون "رنگ" صدا را ایجاد می کند. صداهایی با صدای یکسانی که توسط سازهای مختلف ایجاد می شود دقیقاً به دلیل روابط متفاوت بین دامنه های صداها به طور متفاوت توسط گوش درک می شود. شکل 3.1 طیف های همان نت (ν = 100 هرتز) را نشان می دهد که روی پیانو و کلارینت نواخته شده است.

برنج. 3.1.طیف نت های پیانو (الف) و کلارینت (ب).

طیف صوتی نویز است مداوم.

صدا (موج صوتی ) – این یک موج الاستیک است که توسط اندام شنوایی انسان و حیوانات درک می شود. به عبارت دیگر، صدا انتشار نوسانات در چگالی (یا فشار) یک محیط الاستیک است که هنگام تعامل ذرات محیط با یکدیگر ایجاد می شود.

جو (هوا) یکی از رسانه های کشسان است. انتشار صوت در هوا از قوانین کلی انتشار امواج صوتی در گازهای ایده آل تبعیت می کند و همچنین به دلیل تغییر چگالی، فشار، دما و رطوبت هوا دارای ویژگی هایی است. سرعت صوت با ویژگی های محیط تعیین می شود و با استفاده از فرمول های سرعت موج الاستیک محاسبه می شود.

مصنوعی و طبیعی وجود دارد منابع صدا. انتشارات مصنوعی عبارتند از:

ارتعاشات اجسام جامد (سیم ها و تخته های صوتی آلات موسیقی، پخش کننده های بلندگو، غشاهای تلفن، صفحات پیزوالکتریک)؛

ارتعاشات هوا در حجم محدود (لوله های اندام، سوت ها)؛

پرکاشن (کلیدهای پیانو، زنگ)؛

جریان الکتریکی (ترانسدیوسرهای الکتروآکوستیک).

منابع طبیعی عبارتند از:

انفجار، فروپاشی؛

جریان هوا در اطراف موانع (وزش باد به گوشه ساختمان، تاج موج دریا).

مصنوعی و طبیعی نیز وجود دارد گیرنده ها صدا:

مبدل های الکتروآکوستیک (میکروفون در هوا، هیدروفون در آب، ژئوفون در پوسته زمین) و سایر دستگاه ها؛

دستگاه شنوایی انسان و حیوان.

هنگامی که امواج صوتی منتشر می شوند، پدیده های مشخصه امواج با هر ماهیت ممکن است:

انعکاس از یک مانع

شکست در مرز دو رسانه،

تداخل (اضافه)،

پراش (خم شدن در اطراف موانع)،

پراکندگی (وابستگی سرعت صوت در یک ماده به فرکانس صوت)؛

جذب (کاهش انرژی و شدت صوت در یک محیط به دلیل تبدیل برگشت ناپذیر انرژی صوت به گرما).

1. ویژگی های صوتی عینی

فرکانس صدا

فرکانس صدای قابل شنیدن برای انسان از 16 هرتز قبل از 16-20 کیلوهرتز . امواج الاستیک با فرکانس زیر محدوده شنیداری تماس گرفت مادون صوت (از جمله ضربه مغزی)، با بالاتر فرکانس – سونوگرافی ، و بالاترین فرکانس امواج الاستیک هستند فراصوت .

کل محدوده فرکانس صدا را می توان به سه قسمت تقسیم کرد (جدول 1).

سر و صدا دارای یک طیف پیوسته از فرکانس ها (یا طول موج ها) در ناحیه صدای فرکانس پایین (جدول 1 و 2). یک طیف جامد به این معنی است که فرکانس ها می توانند هر مقداری از یک بازه معین داشته باشند.

موزیکال , یا تونال , صدا دارای طیف فرکانس خطی در ناحیه صدای فرکانس متوسط ​​و نیمه فرکانس بالا. بخش باقی مانده از صدای فرکانس بالا توسط سوت زدن اشغال می شود. طیف خط به این معنی است که فرکانس های موسیقی فقط مقادیر کاملاً مشخص (گسسته) را از یک بازه زمانی مشخص دارند.

علاوه بر این، فاصله فرکانس های موسیقی به اکتاو تقسیم می شود. اکتاو - این فاصله فرکانسی است که بین دو مقدار مرزی محصور شده است که قسمت بالایی آنها دو برابر بزرگتر از مقدار پایینی است.(جدول 3)

این درس مبحث "امواج صوتی" را پوشش می دهد. در این درس به مطالعه آکوستیک ادامه خواهیم داد. ابتدا تعریف امواج صوتی را تکرار می کنیم سپس محدوده فرکانسی آنها را در نظر می گیریم و با مفهوم امواج فراصوت و مادون صوت آشنا می شویم. همچنین در مورد خواص امواج صوتی در رسانه های مختلف بحث خواهیم کرد و خواهیم آموخت که چه ویژگی هایی دارد. .

امواج صوتی -اینها ارتعاشات مکانیکی هستند که با انتشار و تعامل با اندام شنوایی توسط شخص درک می شوند (شکل 1).

برنج. 1. موج صوتی

شاخه ای از فیزیک که به این امواج می پردازد آکوستیک نام دارد. حرفه افرادی که به آنها "شنونده" می گویند، آکوستیک است. موج صوتی موجی است که در یک محیط کشسان منتشر می شود، یک موج طولی است و هنگامی که در یک محیط کشسان منتشر می شود، فشرده سازی و تخلیه متناوب می شود. در طول زمان و در مسافتی منتقل می شود (شکل 2).

برنج. 2. انتشار امواج صوتی

امواج صوتی شامل ارتعاشاتی است که با فرکانس 20 تا 20000 هرتز رخ می دهد. برای این فرکانس ها، طول موج های مربوطه 17 متر (برای 20 هرتز) و 17 میلی متر (برای 20000 هرتز) است. این محدوده را صدای شنیدنی می نامند. این طول موج ها برای هوا داده می شود که سرعت صوت در آن برابر با .

همچنین طیف هایی وجود دارد که آکوستیک ها با آنها سروکار دارند - مادون صوت و اولتراسونیک. Infrasonic آنهایی هستند که فرکانس کمتر از 20 هرتز دارند. و اولتراسونیک آنهایی هستند که فرکانس بیشتری از 20000 هرتز دارند (شکل 3).

برنج. 3. محدوده امواج صوتی

هر فرد تحصیل کرده ای باید با محدوده فرکانسی امواج صوتی آشنا باشد و بداند که اگر برای سونوگرافی مراجعه کند، تصویر روی صفحه کامپیوتر با فرکانس بیش از 20000 هرتز ساخته می شود.

سونوگرافی -این امواج مکانیکی مشابه امواج صوتی هستند، اما با فرکانس 20 کیلوهرتز تا یک میلیارد هرتز.

امواج با فرکانس بیش از یک میلیارد هرتز نامیده می شوند فراصوت.

سونوگرافی برای تشخیص عیوب در قطعات ریختگی استفاده می شود. جریانی از سیگنال های اولتراسونیک کوتاه به قسمت مورد بررسی هدایت می شود. در مکان هایی که هیچ نقصی وجود ندارد، سیگنال ها بدون ثبت توسط گیرنده از قطعه عبور می کنند.

اگر ترک، حفره هوا یا ناهمگنی دیگری در قطعه وجود داشته باشد، سیگنال اولتراسونیک از آن منعکس می شود و با بازگشت، وارد گیرنده می شود. این روش نامیده می شود تشخیص نقص اولتراسونیک.

نمونه های دیگر از کاربردهای اولتراسوند دستگاه های اولتراسوند، دستگاه های اولتراسوند، سونوگرافی درمانی هستند.

مادون صوت –امواج مکانیکی مشابه امواج صوتی، اما دارای فرکانس کمتر از 20 هرتز. آنها توسط گوش انسان درک نمی شوند.

منابع طبیعی امواج فروصوت طوفان، سونامی، زلزله، طوفان، فوران های آتشفشانی و رعد و برق هستند.

امواج فروصوت نیز یک موج مهم است که برای ارتعاش سطح (مثلاً برای از بین بردن برخی اجسام بزرگ) استفاده می شود. ما امواج فروصوت را به داخل خاک راه اندازی می کنیم - و خاک تجزیه می شود. این کجا استفاده می شود؟ به عنوان مثال، در معادن الماس، جایی که سنگ معدنی حاوی اجزای الماس را می گیرند و آن را به ذرات کوچک خرد می کنند تا این اجزاء الماس را پیدا کنند (شکل 4).

برنج. 4. کاربرد مادون صوت

سرعت صوت به شرایط محیطی و دما بستگی دارد (شکل 5).

برنج. 5. سرعت انتشار امواج صوتی در رسانه های مختلف

لطفا توجه داشته باشید: در هوا سرعت صوت در برابر است و در , سرعت به میزان . اگر شما یک محقق هستید، پس این دانش ممکن است برای شما مفید باشد. حتی ممکن است نوعی سنسور دما را بسازید که با تغییر سرعت صدا در محیط، تفاوت دما را ثبت کند. ما قبلاً می دانیم که هر چه محیط متراکم تر باشد، هر چه تعامل بین ذرات محیط جدی تر باشد، موج سریعتر منتشر می شود. در پاراگراف آخر با استفاده از مثال هوای خشک و هوای مرطوب در این مورد بحث کردیم. برای آب، سرعت انتشار صوت برابر است با . اگر یک موج صوتی ایجاد کنید (به یک چنگال تنظیم ضربه بزنید)، سرعت انتشار آن در آب 4 برابر بیشتر از هوا خواهد بود. از طریق آب، اطلاعات 4 برابر سریعتر از هوا خواهد رسید. و در فولاد حتی سریعتر است: (شکل 6).

برنج. 6. سرعت انتشار امواج صوتی

شما از حماسه هایی که ایلیا مورومتس استفاده کرد (و همه قهرمانان و مردم و پسران معمولی روسی از RVS Gaidar) از روش بسیار جالبی برای تشخیص شیئی استفاده کردند که در حال نزدیک شدن است، اما هنوز دور است. صدایی که هنگام حرکت می دهد هنوز شنیده نمی شود. ایلیا مورومتس، با گوش به زمین، می تواند او را بشنود. چرا؟ زیرا صدا با سرعت بیشتری از روی زمین جامد منتقل می شود، به این معنی که سریعتر به گوش ایلیا مورومتس می رسد و او می تواند برای رویارویی با دشمن آماده شود.

جالب ترین امواج صوتی صداها و نویزهای موسیقی هستند. چه اجسامی می توانند امواج صوتی ایجاد کنند؟ اگر یک منبع موج و یک محیط الاستیک را در نظر بگیریم، اگر منبع صدا را به صورت هماهنگ به ارتعاش در آوریم، در این صورت یک موج صوتی فوق العاده خواهیم داشت که به آن صدای موسیقی می گویند. این منابع امواج صوتی می تواند به عنوان مثال سیم های یک گیتار یا پیانو باشد. این ممکن است یک موج صوتی باشد که در شکاف هوای لوله (ارگان یا لوله) ایجاد می شود. از درس های موسیقی، نت ها را می شناسید: do، re، mi، fa، sol، la، si. در آکوستیک به آنها تن می گویند (شکل 7).

برنج. 7. آهنگ های موسیقی

تمام اشیایی که می توانند صدا تولید کنند دارای ویژگی هایی خواهند بود. اونها چجوری متفاوت هستن؟ آنها در طول موج و فرکانس متفاوت هستند. اگر این امواج صوتی توسط اجسام موزون صدا ایجاد نشوند و یا به نوعی قطعه ارکستری مشترک متصل نباشند، آنگاه به چنین حجمی از صداها نویز می گویند.

سر و صدا- نوسانات تصادفی از ماهیت های فیزیکی مختلف که با پیچیدگی ساختار زمانی و طیفی آنها مشخص می شود. مفهوم نویز هم خانگی و هم فیزیکی است که بسیار شبیه هم هستند و به همین دلیل آن را به عنوان یک موضوع مهم جداگانه برای بررسی معرفی می کنیم.

بیایید به تخمین های کمی امواج صوتی برویم. ویژگی های امواج صوتی موسیقی چیست؟ این ویژگی ها منحصراً برای ارتعاشات صوتی هارمونیک اعمال می شود. بنابراین، حجم صدا. حجم صدا چگونه تعیین می شود؟ اجازه دهید انتشار یک موج صوتی در زمان یا نوسانات منبع موج صوتی را در نظر بگیریم (شکل 8).

برنج. 8. حجم صدا

در عین حال، اگر صدای زیادی به سیستم اضافه نکنیم (مثلاً یک کلید پیانو را بی صدا بزنیم)، صدای آرامی وجود خواهد داشت. اگر با صدای بلند دستمان را بالا ببریم با زدن کلید این صدا را ایجاد کنیم صدای بلندی می گیریم. این به چه چیزی بستگی دارد؟ صدای آرام دامنه ارتعاش کمتری نسبت به صدای بلند دارد.

ویژگی مهم بعدی صدای موسیقی و هر صدای دیگری است ارتفاع. زیر و بم صدا به چه چیزی بستگی دارد؟ ارتفاع به فرکانس بستگی دارد. می‌توانیم منبع را به طور مکرر نوسان کنیم، یا می‌توانیم کاری کنیم که خیلی سریع نوسان نکند (یعنی نوسانات کمتری در واحد زمان انجام دهیم). بیایید حرکت زمانی صدای کم و زیاد با دامنه یکسان را در نظر بگیریم (شکل 9).

برنج. 9. زمین

نتیجه جالبی می توان گرفت. اگر فردی با صدای بم آواز بخواند، منبع صدای او (تارهای صوتی) چندین برابر آهسته تر از فردی که سوپرانو می خواند می لرزد. در حالت دوم، تارهای صوتی بیشتر مرتعش می شوند و بنابراین اغلب باعث ایجاد حفره های فشرده سازی و تخلیه در انتشار موج می شوند.

ویژگی جالب دیگری برای امواج صوتی وجود دارد که فیزیکدانان آن را مطالعه نمی کنند. این تن صدا. شما همان قطعه موسیقی اجرا شده با بالالایکا یا ویولن سل را می شناسید و به راحتی تشخیص می دهید. این صداها یا این اجرا چگونه متفاوت هستند؟ در ابتدای آزمایش از افرادی که صداهایی تولید می کنند خواستیم که آنها را با دامنه تقریباً یکسانی بسازند تا حجم صدا یکسان باشد. مانند ارکستر: اگر نیازی به برجسته کردن هیچ ساز نباشد، همه تقریباً یکسان و با قدرت یکسان می نوازند. بنابراین صدای بالالایکا و ویولن سل متفاوت است. اگر بخواهیم صدای تولید شده از یک ساز را از ساز دیگر با استفاده از نمودارها ترسیم کنیم، آنها یکسان خواهند بود. اما به راحتی می توانید این سازها را با صدایشان تشخیص دهید.

نمونه دیگری از اهمیت تامبر. دو خواننده را تصور کنید که با یک معلم از یک دانشگاه موسیقی فارغ التحصیل می شوند. آنها به همان اندازه خوب مطالعه کردند، با A مستقیم. به دلایلی، یکی به یک مجری برجسته تبدیل می شود، در حالی که دیگری در تمام زندگی خود از حرفه خود ناراضی است. در واقع، این تنها توسط ساز آنها تعیین می شود که باعث ایجاد ارتعاشات صوتی در محیط می شود، یعنی صدای آنها از نظر تایم متفاوت است.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. سوکولوویچ یو.آ.، بوگدانوا جی.اس. فیزیک: کتاب مرجع با مثال هایی از حل مسئله. - پارتیشن مجدد نسخه 2. - X.: وستا: انتشارات "رانوک"، 1384. - 464 ص.
2. Peryshkin A.V.، Gutnik E.M.، فیزیک. پایه نهم: کتاب درسی آموزش عمومی. مؤسسات/A.V. پریشکین، ای.ام. گوتنیک. - ویرایش چهاردهم، کلیشه. - M.: Bustard, 2009. - 300 p.

1. پورتال اینترنتی “eduspb.com” ()
2. پورتال اینترنتی "msk.edu.ua" ()
3. پورتال اینترنتی "class-fizika.narod.ru" ()

مشق شب

1. صدا چگونه سفر می کند؟ منبع صدا چه چیزی می تواند باشد؟
2. آیا صدا می تواند در فضا حرکت کند؟
3. آیا هر موجی که به اندام شنوایی انسان می رسد توسط او درک می شود؟

هر پدیده ای در جهان ما دارای برخی از شاخص های کمی و کیفی است که می توان آنها را اندازه گیری کرد و بنابراین تغییر داد و در بیشتر موارد پیامدهای قابل پیش بینی را در پی دارد. و صدا هم از قاعده مستثنی نبود!

همان پارامترها و شاخص ها برای او مانند دنیای اطراف اعمال می شود. علم "آکوستیک" این پارامترها و شاخص ها را مطالعه می کند.

ارتعاشات صدا را می توان به صورت گرافیکی به عنوان نموداری از حرکت بدن که صدا تولید می کند نشان داد.اگر در مورد بلندگوی صحبت می کنیم که صدا را بازتولید می کند، نمودار حرکت دیفیوزر را نشان می دهد. اگر ما در مورد یک رشته صحبت می کنیم، پس نمودار ارتعاش رشته. اگر ابزار بادی وجود دارد، نمودار ارتعاشات هوا در داخل لوله ابزار و غیره.
برای توصیف چنین پدیده ای به عنوان صدا، ابتدا باید آنچه را که واقعاً می شنویم درک کنیم.

• خوب، اولا - حجم، ما بین صداهای بلند و آرام تمایز قائل می شویم.
• ثانیاً، گام، صداهایی را که ملودی از آنها ساخته شده است، تشخیص می دهیم.
• سوم، ما تغییراتی را در حجم صداهای فردی درک می کنیم.
• چهارم اینکه صدای یک ساز را از ساز دیگر تشخیص می دهیم، مثلاً پیانو را از گیتار تشخیص می دهیم، صدای بی نظیر آنها را می شنویم.

برای اینکه بفهمید همه چیز چگونه کار می کند، باید کل تصویر را تصور کنید.

بیایید به نمودار حرکت دیفیوزر در دینامیک نگاه کنیم.

شایان ذکر است که نمی تواند دو صدا را همزمان بازتولید کند، به صورت خطی و در محدوده خاصی حرکت می کند.

حرکت دیفیوزر دارای دامنه است:

به طور کلی، این فاصله ای است که می تواند از حالت استراحت منحرف شود.

هنگامی که یک سیگنال صوتی پخش می کند، در این محدوده حرکت می کند:

هنگام حرکت، تنش در هوا ایجاد می کند، یا آن را فشرده می کند یا به طور متناوب تخلیه می کند. این تأثیر دیفیوزر بر روی هوا باعث ایجاد "فشار صوتی" در هوا می شود. اگر قدرت سیگنال ورودی به بلندگو افزایش یابد، دامنه حرکت دیفیوزر افزایش می یابد:

به دنبال دامنه، سرعت حرکت دیفیوزر نیز افزایش می یابد، زیرا باید مسافت بیشتری را در همان زمان طی کند - موج یکسان است، دامنه ها متفاوت است. از آنجایی که سرعت افزایش یافته است، معلوم می شود که دیفیوزر هوا را سریعتر فشرده و تخلیه می کند و اگر هوا سریعتر فشرده شود، فشاری که در هوا ایجاد می شود بیشتر می شود. بر این اساس، هوا با رسیدن به گوش ما، پرده گوش را شدیدتر تکان می دهد، از این رو، تحریک اعصاب بیشتر می شود و متوجه می شویم که صدا بلندتر شده است. چنین چیزهایی است.

از همان مثال می توان متوجه شد که علیرغم اینکه دامنه موج افزایش یافته است، دوره های زمانی هر دو موج یکسان است، این به دلیل "فرکانس نوسان" است، پارامتر بعدی که می توانیم بشنویم. در واقع فرکانس ارتعاش گام است؛ این پارامتر است که مسئول چگونگی شنیدن صدا - زیاد یا کم - است. هر چه فرکانس بالاتر باشد، صدایی که می شنویم بیشتر می شود و هر چه فرکانس کمتر باشد، صدا کمتر می شود.

فرکانس بر حسب هرتز (هرتز) اندازه گیری می شود.

1 هرتز یک نوسان در ثانیه است.

آستانه شنوایی شنوایی انسان از 20 تا 20000 هرتز است.

هر نت مربوط به تعداد معینی ارتعاش است. بنابراین، یک پخش کننده در یک بلندگو که هر موسیقی را پخش می کند، هوا را نه تنها با دامنه خاصی پمپ می کند، که بر میزان صدای موسیقی قابل شنیدن تأثیر می گذارد، بلکه با فرکانس خاصی نیز تأثیر می گذارد. یعنی بسته به ملودی، تعداد نوسانات را بیشتر یا کمتر می کند. برای حداقل تصور کمی سرعت حرکت بلندگو، می توان گفت که نت "A" اکتاو اول با فرکانس 440 هرتز مطابقت دارد. یعنی اگر یک ثانیه نت "A" را از بلندگو بشنویم، در همین ثانیه بلندگو 440 لرزش ایجاد می کند.

فرکانس صدا نیز بر روی صدا تأثیر می گذارد، اما این بیشتر به بخش "روان آکوستیک" مربوط می شود، زیرا بر روی مسئله درک انسان از صدا تأثیر می گذارد. سمعک های ما به گونه ای طراحی شده اند که فرکانس های بالا را بلندتر از فرکانس های پایین از نظر "فشار صدا" درک می کنیم. یعنی اگر دو صدای کم و زیاد را بگیریم و میزان صدای آنها را طوری تنظیم کنیم که فشار صدای یکسانی ایجاد کنند، صدای بلند بسیار بلندتر به نظر می رسد.

مورد بعدی که می توانیم در صدا تشخیص دهیم، پاکت ADSR آن است.مفهوم ADSR بیشتر به صداهای منفرد و اغلب به صداهای سینت سایزرها با سنتز صدای دیجیتال اشاره دارد. ADSR مخفف کلمات انگلیسی Attack، Decay، Sustain و Release است.کمی بعد، ما در مورد این به طور جداگانه با جزئیات بیشتر صحبت خواهیم کرد، اما اکنون ارزش آن را دارد که به طور خلاصه ماهیت را توضیح دهیم. تصور کنید که یک گیتار برداشتید و یک سیم را برداشتید. ابتدا خواهید شنید که صدا خیلی سریع ظاهر می شود، به معنای واقعی کلمه بلافاصله (Attack)، سپس صدا کمی کاهش می یابد (کاهش)، کمی نگه دارید (صدا) و محو می شود (محو شدن).

ADSR در بیشتر موارد به این مراحل تولید صدا و تنظیمات آنها اشاره دارد. با سنتز دیجیتال، این پارامترها بر حسب میلی ثانیه تنظیم می شوند و هنگام نواختن ساز، توسط نوازنده کنترل می شوند.

یکی دیگر از کیفیت های قابل شنیدن صدا، صدای ساز و توانایی ما در تشخیص این صداها از یکدیگر است.

موضوع پیچیده است و در طول بررسی ابزارهای مختلف به طور کامل پوشش داده خواهد شد. تقریباً هر چیزی که در ساز وجود دارد، کم و بیش بر تن تأثیر می گذارد.اولین و اصلی ترین چیز البته روش تولید صدا است. یعنی اصل عملکرد ابزار. در ویولن سیم ها با آرشه نواخته می شود، روی گیتار سیم ها را می زنند، روی کیبورد سیم ها را چکش می زنند، در ساز بادی سیم ها دمیده می شود و در نتیجه صدای ساز متولد می شود در عین حال، هر ساز صدای منحصر به فرد خود را دارد. بنابراین، دو گیتار صدای یکسانی نخواهند داشت، چیزی در صدای آنها متفاوت خواهد بود، اگرچه همچنان صدای گیتار خواهد بود.

موضوع بسیار جالبی است که در ادامه به بررسی آن خواهیم پرداخت.

از بارزترین پدیده‌های صوتی، همه چیز را در نظر گرفته‌ایم؛ مواردی هستند که آشکار نیستند، اما در فرصتی دیگر درباره آنها صحبت خواهیم کرد.