Чем определяется высота тона звуковой волны. Звук в музыке

Как уже упоминалось, поскольку высота звука является репрезентацией частоты звуковых колебаний, как правило, используются единицы измерения частоты - Герцы (Hz), где количество Герц, это количество колебаний в секунду:

Однако, используются и альтернативные системы измерения высоты звука, основанные на физиологическом (Барки) и психофизиологическом (Мелы) механизме его восприятия.

«Критические полосы» и Барки

Критическая полоса (ее также называют полосой равной разборчивости) - это минимальная полоса частот, которая возбуждает одну и ту же часть базилярной мембраны. В частотном промежутке от 0 до 16 кГц опытным путем были определены 24 критические полосы:

0-100 Гц,
100-200 Гц,
200-300 Гц,
300- 400 Гц,
400-510 Гц,
510-630 Гц,
630-770 Гц,
770-920 Гц,
920-1080 Гц,
1080- 1270 Гц,
1270-1480 Гц,
1480-1720 Гц,
1720-2000 Гц,
2000-2320 Гц,
2320- 2700 Гц,
2700-3150 Гц,
3150-3700 Гц,
3700-4400 Гц,
4400-5300 Гц,
5300- 6400 Гц,
6400-7700 Гц,
7700-9500 Гц,
9500-12 000 Гц
12 000-15 500 Гц

Звуковой сигнал в пределах одной и той же критической полосы как бы обобщается мозгом, создавая близкие слуховые ощущения. Если же звуковой сигнал переходит из одной критической полосы в другую, то слуховые ощущения в момент перехода заметно изменяются, потому что мозг анализирует информацию, полученную из разных критических полос, раздельно. Это не значит, что два тона, попавшие в одну критическую полосу, не различимы на слух, однако, слуховые ощущения внутри одной полосы очень близки, а в разных полосах - отличаются существенно. Участки базилярной мембраны, соответствующие критическим полосам, имеют приблизительно равную длину, которая составляет 1,2 мм на полосу.

Для удобства работы с критическими полосами существует специальная единица измерения частоты - Барк. В таблице приведены критические полосы и соответствующие им параметры:

Барк, № полосы	Критическая полоса (диапаз.), Гц	Ширина критической полосы, Гц	Центральная частота критической полосы, Гц

Измерение субъективного ощущения высоты и Мелы

На этой шкале равное изменение частоты в Мелах соответствует равному изменению ощущения высоты тона. Уже привычная нам шкала частот с единицей измерения “герц” такого свойства не имеет. Например, изменения частоты от 500 до 1000 Гц и от 1000 до 2000 Гц воспринимаются на слух слушателем, как неравные. В то же самое время звуковой сигнал с частотой 1000 мел кажется слушателю ровно в два раза “выше”, чем сигнал с частотой 500 мел, и в два раза “ниже”, чем сигнал с частотой 2000 мел. (Закон Вебера-Фехнера):

Итак, частотные параметры звука могут измеряться в Герцах, Мелах и Барках.

Герц - это единица измерения, которой удобно пользоваться при проведении спектрального анализа.

Мел и Барк - это психофизиологические акустические единицы измерения высоты тона, используемые в психоакустике при оценке субъективной высотой тона.

Как видно из графика, шкалы барков и мелов приблизительно совпадают, хотя некоторые расхождения наблюдаются в области средних частот:

В музыке используются другие шкалы для оценки высоты тона - музыкальные: полутоны, тоны, октавы и другие музыкальные интервалы. Следует отметить, что связь с психофизической шкалой высоты тона, построенной для чистых тонов, неоднозначна. До частоты примерно 5000 Гц увеличение высоты тона на октаву связано с удвоением частоты. Например, переход от ноты ля первой октавы к ноте ля второй октавы соответствует увеличению частоты от 440 до 880 Гц. Но выше частоты 5000 Гц это соответствие нарушается - чтобы получить ощущение увеличения высоты на октаву, надо увеличить соотношение частот почти в 10 раз, что следует иметь в виду при создании компьютерных композиций. Это дало основание некоторым ученым предложить две размерности высоты тона: психофизическую в мелах, пропорциональную в некоторых пределах логарифму частоты, установленную для чистых тонов (pitch height) и музыкальную, соответствующую названию нот (pitch chroma), которая может быть определена примерно до 5000 Гц. Следует отметить, что даже музыканты с абсолютным музыкальным слухом затрудняются в определении нот для звуков с частотой выше 5000 Гц. Это говорит о том, что механизмы восприятия высоты тона до 5000 Гц и выше - различны. (И. Алдошина)

Вопросы.

1. По рисунку 70 расскажите, как исследовалась зависимость высоты звука от частоты колебаний его источника. Какой вывод был сделан?

В опыте на рис. 70 мы имеем линейку, зажатую в тиски, и издающую звук при колебании. Перемещая линейку в тисках, таким образом, чтобы её колеблющийся кусок уменьшился, мы замечаем что при колебании более короткой части линейки издаваемый ею звук становится выше, а частота колебаний увеличивается. Из этого опыта можно сделать вывод, что при увеличении частоты колебаний увеличивается высота звука.

2. С какой целью ставился опыт, изображенный на рисунке 75? Опишите, как этот опыт проводился и какой был сделан вывод.

В опыте на рис. 75 при соприкосновении картонной пластины с вращающимся зубчатым диском слышится звук, раздающийся в результате колебаний пластины. При увеличении скорости вращения зубчатого диска увеличивается частота колебаний и соответственно увеличивается высота звука.

3. Как на опыте удостовериться в том, что из двух камертонов более высокий звук издает тот, у которого больше собственная частота? (Частоты на камертонах не указаны).

Камертон с более высоким звуком на закопченой пластинке будет оставлять более частый след, т.е. колеблется с большей частотой (см. рис. 76)

4. От чего зависит высота звука?

Высота звука зависит от частоты колебаний.

5. Что называется чистым тоном?

Чистым тоном называется звук источника, совершающего грмонические колебания одной частоты.

6. Что такое основной тон и обертоны звука?

Основной тон - частотная составляющая сложного звука с самой низкой (малой) частотой колебания.
Обертоны - совокупность частотных составляющих звука без его основного тона. Частоты обертонов кратны частоте основного тона.

7. Чем определяется высота звука?

Высота звука определяется высотой основного тона.

8. Что такое тембр звука и чем он определяется?

Тембр звука - обертонная окраска звука; специфическая характеристика музыкального звука. Тембр звука определяется совокупностью его обертонов.

Упражнения.

1. Какое насекомое чаще машет крыльями в полете - шмель, комар или муха? Почему вы так думаете?

Чем выше частота, тем выше звук. Следовательно комар, машет крыльями чаще.

2. Зубья вращающейся циркулярной пилы создают в воздухе звуковую волну. Как изменится высота звука, издаваемого пилой, при ее холостом ходе, если на ней начать распиливать толстую доску из плотной древесины? почему?

Высота звука уменьшится, т.к. уменьшится частота вращения циркулярной пилы.

3. Известно, что чем туже натянута струна на гитаре, тем более высокий звук она издает. Как изменится высота звучания гитарных струн при значительном повышении температуры окружающего воздуха? Ответ поясните.

При повышении температуры гитарная струна растягивается, следовательно увеличивается период колебаний, а значит уменьшается частота и высота звука.

С помощью данного видеурока вы сможете изучить тему «Источники звука. Звуковые колебания. Высота, тембр, громкость». На этом занятии вы узнаете, что такое звук. Также мы рассмотрим диапазоны звуковых колебаний, воспринимаемые человеческим слухом. Определим, что может быть источником звука и какие необходимы условия для его возникновения. Также изучим такие характеристики звука, как высота, тембр и громкость.

Тема урока посвящена источникам звука, звуковым колебаниям. Поговорим мы и о характеристиках звука - высоте, громкости и тембре. Прежде чем говорить о звуке, о звуковых волнах, давайте вспомним, что механические волны распространяются в упругих средах. Часть продольных механических волн, которая воспринимается человеческими органами слуха, называется звуком, звуковыми волнами. Звук - это воспринимаемые человеческими органами слуха механические волны, которые вызывают звуковые ощущения .

Опыты показывают, что человеческое ухо, органы слуха человека воспринимают колебания частотами от 16 Гц до 20000 Гц. Именно этот диапазон мы и называем звуковым. Конечно, существуют волны, частота которых меньше 16 Гц (инфразвук) и больше 20000 Гц (ультразвук). Но этот диапазон, эти разделы человеческим ухом не воспринимаются.

Рис. 1. Диапазон слышимости человеческого уха

Как мы говорили, области инфразвука и ультразвука человеческими органами слуха не воспринимаются. Хотя могут восприниматься, например, некоторыми животными, насекомыми.

Что такое ? Источниками звука могут быть любые тела, которые совершают колебания со звуковой частотой (от 16 до 20000 Гц)

Рис. 2. Зажатая в тиски колеблющаяся линейка может быть источником звука

Обратимся к опыту и посмотрим, как образуется звуковая волна. Для этого нам потребуется металлическая линейка, которую мы зажмем в тиски. Теперь, воздействуя на линейку, мы сможем наблюдать колебания, но никакого звука не слышим. И тем не менее вокруг линейки создается механическая волна. Обратите внимание, когда линейка смещается в одну сторону, здесь образуется уплотнение воздуха. В другую сторону - тоже уплотнение. Между этими уплотнениями образуется разряжение воздуха. Продольная волна - это и есть звуковая волна, состоящая из уплотнений и разряжений воздуха . Частота колебаний линейки в данном случае меньше звуковой частоты, поэтому мы не слышим этой волны, этого звука. На основе опыта, который мы только что пронаблюдали, в конце XVIII века был создан прибор, который называется камертон.

Рис. 3. Распространение продольных звуковых волн от камертона

Как мы убедились, звук появляется в результате колебаний тела со звуковой частотой. Распространяются звуковые волны во все стороны. Между слуховым аппаратом человека и источником звуковых волн обязательно должна быть среда. Эта среда может газообразной быть, жидкой, твердой, но это обязательно должны быть частицы, способные передавать колебания. Процесс передачи звуковых волн должен обязательно происходить там, где есть вещество. Если вещества нет, никакого звука мы не услышим.

Для существования звука необходимы:

1. Источник звука

2. Среда

3. Слуховой аппарат

4. Частота 16-20000 Гц

5. Интенсивность

Теперь перейдем к обсуждению характеристик звука. Первая - это высота звука. Высота звука - характеристика, которая определяется частотой колебаний . Чем больше частота у тела, которое производит колебания, тем звук будет выше. Давайте вновь обратимся к линейке, зажатой в тиски. Как мы уже говорили, мы видели колебания, но не слышали звука. Если теперь длину линейки сделать меньше, то мы будем слышать звук, но увидеть колебания будет гораздо сложнее. Посмотрите на линейку. Если мы подействуем на нее сейчас, звука никакого мы не услышим, но зато наблюдаем колебания. Если укоротим линейку, мы услышим звук определенной высоты. Мы можем сделать длину линейки еще короче, тогда мы услышим звук еще большей высоты (частоты). То же самое мы можем пронаблюдать и с камертонами. Если мы возьмем большой камертон (он еще называется демонстрационный) и ударим по ножкам такого камертона, то можем пронаблюдать колебание, но звука не услышим. Если возьмем другой камертон, то, ударив по нему, услышим определенный звук. И следующий камертон, настоящий настроечный камертон, который используется для настройки музыкальных инструментов. Он издает звук, соответствующий ноте ля, или, как говорят еще, 440 Гц.

Следующая характеристика - тембр звука. Тембром называется окраска звука . Как можно проиллюстрировать эту характеристику? Тембр - это то, чем отличаются два одинаковых звука, исполненные различными музыкальными инструментами. Вы все знаете, что нот у нас всего семь. Если мы услышим одну и ту же ноту ля, взятую на скрипке и на фортепиано, то мы отличим их. Мы сразу сможем сказать, какой инструмент этот звук создал. Именно эту особенность - окраску звука - и характеризует тембр. Нужно сказать, что тембр зависит от того, какие воспроизводятся звуковые колебания, кроме основного тона. Дело в том, что произвольные звуковые колебания довольно сложные. Они состоят из набора отдельных колебаний, говорят спектра колебаний . Именно воспроизведение дополнительных колебаний (обертонов) и характеризует красоту звучания того или иного голоса или инструмента. Тембр является одним из основных и ярких проявлений звука.

Еще одна характеристика - громкость. Громкость звука зависит от амплитуды колебаний . Давайте посмотрим и убедимся, что громкость связана с амплитудой колебаний. Итак, возьмем камертон. Сделаем следующее: если ударить по камертону слабо, то амплитуда колебаний будет небольшая и звук будет тихий. Если теперь по камертону ударить сильнее, то и звук гораздо громче. Это связано с тем, что амплитуда колебаний будет гораздо больше. Восприятие звука - вещь субъективная, зависит от того, каков слуховой аппарат, каково самочувствие человека.

Список дополнительной литературы:

А так ли хорошо знаком вам звук? // Квант. — 1992. — № 8. — C. 40-41. Кикоин А.К. О музыкальных звуках и их источниках // Квант. — 1985. — № 9. — С. 26-28. Элементарный учебник физики. Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 3. - М., 1974.

Если малыша, -- конечно такого, который слышал раньше, как играют на рояле, видел вблизи клавиши, -- попросить изобразить на инструменте птичку, то он начнет быстро перебирать клавиши на правой стороне клавиатуры, чтобы получить высокие звуки. Если же ему нужно показать рев медведя, он подвинется влево и станет нажимать самые низкие, басовые клавиши. Вот мы и назвали уже слова низкие, высокие, характеризующие одно из основных свойств звука. Свойство это -- высота. На рояле особенно хорошо в ней разбираться: очень наглядно. Нажмите клавиши слева, то есть «внизу». Нижними нотами условились называть самые «густые» звуки, что ли- Они -- словно фундамент звучания, на котором возводится все музыкальное здание. Продвигайтесь постепенно вправо или, как привыкли говорить музыканты, «вверх» по клавиатуре. Действительно, возникает ощущение подъема, восхождения, просветления. Вот вы и услышали нижние и верхние звуки, услышали разницу между ними. А теперь откройте крышку рояля. Вы увидите, что струны в нем не одинаковы. Вы, конечно, заметили, что у рояля своеобразная форма, похожая на крыло. В соответствии с этой формой расположены его струны -- слева длинные, чем дальше вправо, тем короче. Кроме того, те из струн, которые соответствуют нижним звукам -- толстые, обвитые так называемой канителью, а верхние -- тонкие. От длины и толщины струны и зависит высота звука, который на ней можно извлечь. Если попробовать сформулировать более общее правило, -- то высота звука это результат частоты колебаний звучащего тела. А ведь частота и зависит от длины и толщины. Попробуйте натянуть нитку и дернуть ее пальцем: получится звук. А теперь сделайте то же с бечевкой. Услышали разницу? Высота звука -- это его физическое свойство. Она поддастся измерению. Так, камертон (почитайте и о нем в этой книжке), издающий ноту ля первой октавы, дает четыреста сорок колебании в секунду. Вы, наверное, знаете, что человеческое ухо способно воспринять далеко не все звуковые колебания. Бывают звуки настолько высокие, что мы их не слышим, хотя некоторые животные их издают и, разумеется, воспринимают. Таким звукам соответствуют колебания свыше двадцати тысяч в секунду. Это уже область, называемая ультразвуком. Ультразвук используется в технике и медицине. Некоторые композиторы сейчас начали применять очень низкие звучания, практически тоже не воспринимаемые человеческим ухом как звуки. Они возникают при колебаниях менее шестнадцати в секунду. Вы спросите, зачем их применять, если они все равно не слышны? Дело в том, что эти очень низкие колебания -- они называются инфразвуком, -- хотя и не слышны, но все же воспринимаются нами. Они воздействуют на нервную систему, на психику, создавая ощущение беспокойства, страха. Только пользоваться ими нужно крайне осторожно, иначе они могут даже стать причиной несчастья. Высота звука записывается нотами на нотном стане. Для того, чтобы было удобно читать эти записи, изобретена система так называемых ключей. Об этом вы можете прочесть в рассказах «Нота» и «Ключ», найдя их в книжке далее, по алфавиту.

- форма восприятия человеком частоты колебаний звучащего тела. С ростом частоты В. з. увеличивается...
Естествознание. Энциклопедический словарь
- Высота звука - субъективное качество звуков, обусловленное их частотой, т.е. числом колебаний в секунду...
Психологический словарь
- Если малыша, -- конечно такого, который слышал раньше, как играют на рояле, видел вблизи клавиши, -- попросить изобразить на инструменте птичку, то он начнет быстро перебирать клавиши на правой стороне клавиатуры, чтобы...
Музыкальный словарь
- условная качеств. хар-ка музыкального, т.е. периодич. или почти периодич., звука, определяемая человеком на слух и связанная в осн. с частотой звука. С ростом частоты В. з. повышается...
Большой энциклопедический политехнический словарь
- см. Звука анализ...
- качество Звука, определяемое человеком субъективно на слух и зависящее в основном от его частоты, т. е. от числа колебаний в секунду. С ростом частоты В. з. повышается...
Большая Советская энциклопедия
- качество звука, форма восприятия человеком частоты колебаний звучащего тела. С ростом частоты высота звука увеличивается...
Большой энциклопедический словарь
- ...
Орфографический словарь-справочник
- Особенность звука, которая определяется числом колебаний в единицу времени. Для гласного высота равна 400 гц, для - 800 гц. В речи высота зависит от длины и натянутости голосовых связок...
Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило
- ...
Орфографический словарь русского языка
- ни зву/ка...
Слитно. Раздельно. Через дефис. Словарь-справочник
- ни зву́ка I предик. О всеобщем полном молчании, когда не произносится ни слова, ; полной тишине...
Толковый словарь Ефремовой
- Экспрес. Полнейшее безмолвие; абсолютная тишина. - Все столпились вокруг стола и жадно смотрели на золотую струю. Ни слова, ни звука… Даже дыхание у всех спёрлось. На шоссе - ни звука. Это понятно...
Фразеологический словарь русского литературного языка
- Разг. О полной тишине, безмолвии, молчании. ФСРЯ, 172...
Большой словарь русских поговорок
- безмолвно, в молчании, не проронив ни звука, не проронив ни слова, молчанкой, в полном молчании, не говоря ни слова, молча, без слова, в молчанку, не издав ни звука, без единого звука, без единого слова, без слов,...
Словарь синонимов
- мертвая тишина, наступи на язык, молчок, губы на крючок, замолчите, замолчи, заткни фонтан, засохни, закрой клапан, молчите, гробовая тишина, шш, застегни рот, ни гу-гу, ни мур-мур, могильная тишина, молчание, молчи, ни...
Словарь синонимов

"ВЫСОТА ЗВУКА" в книгах

Высота 70.9

Из книги Записки русского изгнанника автора Беляев Иван Тимофеевич

Высота 70.9 Все затихло на фронте…И одновременно, казалось, успокоилась и вся природа… Холодные дожди, сырость, туман уступили место ясному небу и сухому, живительному дыханию ветерка. Прояснело и на душе. Но где-то в глубине человеческого организма заложено шестое

Высота

Из книги У самого Черного моря. Книга III автора Авдеев Михаил Васильевич

Высота Если бы судьба снова даровала мне молодость и поставила передо мной выбор, я, не задумываясь, вновь стал бы летчиком.И совсем не потому, что эта профессия для меня лучше любой другой.Это - как первая любовь, которая никогда не тускнеет.Кто хоть единожды испытал

Высота 246

Из книги Пламенное небо автора Степаненко Иван Никифорович

Высота 246 Третий год идет тяжелая, кровопролитная война. Враг еще силен, но уверенность советских воинов в победе крепнет изо дня в день.На нашем участке бои ведутся в районе севернее Людиново. Могучее дыхание фронта чувствуется и в воздухе. Большие группы краснозвездных

ВЫСОТА

Из книги Из одного котелка автора Мыслиньский Станислав

ВЫСОТА Мы отчетливо видели, как они делали длинные перебежки. Потом потеряли их из виду. Покрасневшими от недосыпания глазами осматривали высоту. А она угрюмо молчала, ощетинившись стволами. Высота, одна из наиболее укрепленных в центральном районе гитлеровской обороны

ВЫСОТА

Из книги Советские космонавты автора Ребров Михаил Федорович

ВЫСОТА Владимир Афанасьевич ЛяховЛетчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза полковник Владимир Афанасьевич Ляхов, Родился в 1941 году в городе Антрацит Ворошилов-градской области. Член КПСС. Совершил полет в космос в 1979 году.- Здесь такая красота! Неимоверная

Высота 550

Из книги Наше небо автора Кайтанов Константин Фёдорович

Высота 550 Самолет плавно оторвался от земли. Перегнувшись за борт кабины, я смотрел на удаляющуюся землю.Сквозь дрожащий и нагретый июльским солнцем воздух я видел узенькую рельсовую дорожку. Сразу же за ней тянулся густой зеленый парк, изрезанный дорожками. Сквозь

Высота

Из книги Педагогические притчи (сборник) автора Амонашвили Шалва Александрович

Высота Люблю я высоту.Я радуюсь за стройный тополь, который может созерцать мир со своей высоты.Радуюсь за жирафа, у которого длинная шея и который может многое увидеть первым.Радуюсь за орла, который может набрать заоблачную высоту.Радуюсь за Кавказские горы,

Высота

Из книги автора

Высота Разбитый дот. Осколочный металл. Война давно ржавеет в катакомбах. Вслепую здесь похоронил обвал В корнях берез не взорванную бомбу. А соловьи поют. Земля в цвету. Среди травы разбросаны ромашки. Березы атакуют высоту, Как моряки в разорванных

Высота 244.0

автора

Высота 244.0 (30 июня)А всего несколькими часами позже, утром 30 июня, 112-й полк 52-й дивизии, добравшийся от Большой Лицы до Титовки менее чем за 12 часов, в трех километрах за Южным мостом наткнулся на передовые заслоны егерей и до выяснения обстановки занял оборону.Батальон

Высота 314,9

Из книги Десанты 1941 года автора Юновидов Анатолий Сергеевич

Высота 314,9 (18 июля)Теперь перед рубежом обороны 58-го полка поднималась круто вверх трехглавая высота 314,9, господствовавшая над окружающей местностью. В глубину высота простиралась больше чем на два километра, при этом все три ее вершины образовывали треугольник,

Высота 314.9

Из книги Десанты 1941 года автора Юновидов Анатолий Сергеевич

Высота 314.9 (14–18 сентября)Вечером 14 сентября немцы неожиданно начали наступательные действия на участке 14-й дивизии и нанесли быстрый удар с юга в ее тылы, с ходу перерезав Мишуковскую дорогу.Вся артиллерия и командный пункт дивизии были вынуждены отойти к северу, а ее

Высота 314.9

Из книги Десанты 1941 года автора Юновидов Анатолий Сергеевич

Высота 314.9 (7–9 ноября)После издания Гитлером директив о переходе к обороне на Мурманском направлении, крупных боевых действий на Лицском плацдарме до 1942 г. не велось. Однако в ноябре командование 52-й дивизии решило снова взять к годовщине Октябрьской революции

Высота звука

Из книги Большая Советская Энциклопедия (ВЫ) автора БСЭ

ВЫСОТА

Из книги Каменный пояс, 1979 автора Катаев Валентин Петрович

ВЫСОТА 1. Вы видели высоту? Вы видели высоту? Бывали на ней хоть раз? Ту высоту-красоту, Где молнии возле глаз? Ту высоту, где вдруг Растут облаков грибы, Где кружится пепел вьюг И ветры сшибают лбы? Вы слышали высоту? Здесь рядом гуляет гром, И, задевая звезду, Птицы свистят

Высота

Из книги Варшавское шоссе – любой ценой. Трагедия Зайцевой горы. 1942–1943 автора Ильюшечкин Александр Александрович

>>Физика: Громкость и высота звука. Эхо

Слуховые ощущения, которые у нас вызывают различные звуки, во многом зависят от амплитуды звуковой волны и ее частоты. Амплитуда и частота являются физическими характеристиками звуковой волны. Этим физическим характеристикам соответствуют определенные физиологические характеристики, связанные с нашим восприятием звука. Такими физиологическими характеристиками являются громкость и высота звука.

Громкость звука определяется его амплитудой: чем больше амплитуда колебаний в звуковой волне, тем громче звук . Так, когда колебания звучащего камертона затухают, вместе с амплитудой уменьшается и громкость звука. И наоборот, ударив по камертону сильнее и тем симым увеличив амплитуду его колебаний, мы вызовем и более громкий звук.

Громкость звука зависит также от того, насколько чувствительно наше ухо к данному звуку. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает к звуковым волнам с частотой 1-5 кГц.

Измеряя энергию, переносимую звуковой волной за 1 с через поверхность площадью 1 м 2 , мы найдем величину, называемую интенсивностью звука.

Оказалось, что интенсивность самых громких звуков (при которых возникает ощущение боли) превышает интенсивность самых слабых звуков, доступных восприятию человека. в 10 триллионов раз! В этом смысле человеческое ухо оказывается намного более совершенным устройством, чем любой из обычных измерительных приборов. Ни одним из них столь широкий диапазон значений измерить невозможно (у приборов он редко превосходит 100).

Единицу громкости называют соном (от латинского "сонус" - звук). Громкостью в 1 сон обладает приглушенный разговор. Тиканье часов характеризуется громкостью около 0,1 сон. обычный разговор - 2 сон, стук пишущей машинки - 4 сон, громкий уличный шум - 8 сон. В кузнечном цехе громкость достигает 64 сон, а на расстоянии 4 м от работающего двигателя реактивного самолета - 256 сон. Звуки еще большей громкости начинают вызывать болевые ощущения.
Громкость человеческого голоса можно увеличить с помощью мегафона . Он представляет собой конический рупор, приставляемый ко рту говорящего человека (рис. 54). Усиление звука при этом происходит благодаря концентрации излучаемой звуковой энергии в направлении оси рупора. Еще большего увеличения громкости можно достичь при помощи электрического мегафона, рупор которого соединен с микрофоном и специальным транзисторным усилителем.

Рупор можно применять и для усиления принимаемого звука. Для этого его следует приставить к уху. В старые времена (когда еще не было специальных слуховых аппаратов) этим часто пользовались плохо слышащие люди.

Рупоры использовались и в первых аппаратах, предназначенных для записи и воспроизведения звука.

Механическая запись звука была изобретена в 1877 г. Т. Эдисоном (США). Сконструированный им аппарат назывался фонографом . Один из своих фонографов (рис. 55) он прислал Л. Н. Толстому .

Основными частями фонографа являются валик 1, покрытый оловянной фольгой, и мембрана 2, соединенная с иглой из сапфира. Звуковая волна, действуя через рупор на мембрану, заставляла иглу колебаться и то сильнее, то слабее вдавливаться в фольгу. При вращении ручки валик (ось которого имела резьбу) не только вращался, но и перемещался в горизонтальном направлении. На фольге при этом возникала винтовая канавка переменной глубины. Чтобы услышать записанный звук, иглу устанавливали в начало канавки и валик вращали еще раз.

Впоследствии вращающийся валик в фонографе был заменен плоской круглой пластиной и борозду на ней стали наносить в виде сворачивающейся спирали. Так появились граммофонные пластинки.

Помимо громкости, звук характеризуется высотой. Высота звука определяется его частотой: чем больше частота колебаний в звуковой волне, тем выше звук . Колебаниям небольшой частоты соответствуют низкие звуки, колебаниям большой частоты - высокие звуки.

Так, например, шмель машет в полете своими крылышками с меньшей частотой, чем комар: у шмеля она составляет 220 взмахов в секунду, а у комара - 500-600. Поэтому полет шмеля сопровождается низким звуком (жужжанием), а полет комара - высоким (писком).

Звуковую волну определенной частоты иначе называют музыкальным тоном. Поэтому о высоте звука часто говорят как о высоте тона.
Основной тон с "примесью" нескольких колебаний других частот образует музыкальный звук . Например, звуки скрипки и пианино могут включать в себя до 15-20 различных колебаний. От состава каждого сложного звука зависит его тембр .

Частота свободных колебаний струны зависит от ее размеров и натяжения. Поэтому, натягивая струны гитары с помощью колышков и прижимая их к грифу гитары в разных местах, мы изменим их собственную частоту, а следовательно, и высоту издаваемых ими звуков.

В таблице 5 приведены частоты колебаний в звуках различных музыкальных инструментов.

Диапазоны частот, соответствующие голосам певцов и певиц, можно найти в таблице 6.

При обычной речи в мужском голосе встречаются колебания с частотой от 100 до 7000 Гц, а в женском - от 200 до 9000 Гц. Наиболее высокочастотные колебания входят в состав звука согласной "с".

Характер восприятия звука во многом зависит от планировки помещения, в котором слушается речь или музыка. Объясняется это тем, что в закрытых помещениях слушатель воспринимает, кроме прямого звука, еще и слитный ряд быстро следующих друг за другом его повторений, вызванных многократными отражениями звука от находящихся в помещении предметов, стен, потолка и пола.

Увеличение длительности звука, вызванное его отражениями от различных препятствий, называется реверберацией . Реверберация велика в пустых помещениях, где она приводит к гулкости. И наоборот, помещения с мягкой обивкой стен, драпировками, шторами, мягкой мебелью, коврами, а также наполненные людьми хорошо поглощают звук, и потому реверберация в них незначительна.

Отражением звука объясняется и эхо. Эхо - это звуковые волны, отраженные от какого-либо препятствия (зданий, холмов, леса и т. п.) и возвратившиеся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделенные интервалом времени t>50 - 60 мс, то возникает многократное эхо. Некоторые из таких эхо приобрели всемирную известность. Так, например, скалы, раскинутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехии, в определенном месте троекратно повторяют 7 слогов, а в замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов!

Название "эхо" связано с именем горной нимфы Эхо, которая, согласно древнегреческой мифологии, была безответно влюблена в Нарцисса. От тоски по возлюбленному Эхо высохла и окаменела, так что от нее остался лишь голос, способный повторять окончания произнесенных в ее присутствии слов.

??? 1. Чем определяется громкость звука? 2. Как называется единица громкости? 3. Почему после удара молоточком по камертону его звук постепенно становится все тише и тише? 4. Чем определяется высота звука? 5. Из чего "состоит" музыкальный звук? 6. Что такое эхо? 7. Расскажите о принципе действия фонографа Эдисона.

С.В. Громов, Н.А. Родина, Физика 8 класс

Отослано читателями из интернет-сайтов

Уроки физики, программы по физике, физика рефераты, физика тесты, курс физики , учебники по физике, физика в школе , разработка уроков физика, календарно тематическое планирование по физике

Содержание урока конспект урока опорный каркас презентация урока акселеративные методы интерактивные технологии Практика задачи и упражнения самопроверка практикумы, тренинги, кейсы, квесты домашние задания дискуссионные вопросы риторические вопросы от учеников Иллюстрации аудио-, видеоклипы и мультимедиа фотографии, картинки графики, таблицы, схемы юмор, анекдоты, приколы, комиксы притчи, поговорки, кроссворды, цитаты Дополнения рефераты статьи фишки для любознательных шпаргалки учебники основные и дополнительные словарь терминов прочие Совершенствование учебников и уроков исправление ошибок в учебнике обновление фрагмента в учебнике элементы новаторства на уроке замена устаревших знаний новыми Только для учителей идеальные уроки календарный план на год методические рекомендации программы обсуждения Интегрированные уроки