От чего зависит высота музыкального звука. Звучащий мир. От чего зависит высота звука

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.

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)

Звуковые волны, как и другие волны, характеризуются такими объективными величинами, как частота, амплитуда, фаза колебаний, скорость распространения, интенсивность звука и другими. Но. кроме этого, они описываются тремя субъективными характеристиками. Это - громкость звука, высота тона и тембр.

Чувствительность человеческого уха различна для разных частот. Для того чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать некоторой минимальной интенсивностью, но если эта интенсивность превышает определенный предел, то звук не слышен и вызывает только болевое ощущение. Таким образом, для каждой частоты колебаний существует наименьшая (порог слышимости) и наибольшая (порог болевого ощущения) интенсивность звука, которая способна вызвать звуковое ощущение. На рисунке 15.10 представлена зависимость порогов слышимости и болевого ощущения от частоты звука. Область, расположенная между этими двумя кривыми, является областью слышимости. Наибольшее расстояние между кривыми приходится на частоты, к которым ухо наиболее чувствительно (1000-5000 Гц). 

Если интенсивность звука - величина, объективно характеризующая волновой процесс, то субъективной характеристикой звука является громкость Громкость зависит от интенсивности звука, т.е. определяется квадратом амплитуды колебаний в звуковой волне и чувствительностью уха (физиологическими особенностями). Так как интенсивность звука \(~I \sim A^2,\) то чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.

Высота тона - качество звука, определяемое человеком субъективно на слух и зависящее от частоты звука. Чем больше частота, тем выше тон звука.

Звуковые колебания, происходящие по гармоническому закону, с определенной частотой, воспринимаются человеком как определенный музыкальный тон. Колебания высокой частоты воспринимаются как звуки высокого тона, звуки низкой частоты - как звуки низкого тона. Диапазон звуковых колебаний, соответствующий изменению частоты колебаний в два раза, называется октавой. Так, например, тон "ля" первой октавы соответствует частоте 440 Гц, тон "ля" второй октавы - частоте 880 Гц.

Музыкальным звукам соответствуют звуки, издаваемые гармонически колеблющимся телом.

Основным тоном сложного музыкального звука называется тон, соответствующий наименьшей частоте, которая имеется в наборе частот данного звука. Тоны, соответствующие остальным частотам в составе звука, называются обертонами. Если частоты обертонов кратны частоте \(~\nu_0\) основного тона, то обертоны называются гармоническими, причем основной тон с частотой \(~\nu_0\) называется первой гармоникой, обертон со следующей частотой \(~2 \nu_0\) - второй гармоникой и т.д.

Музыкальные звуки с одним и тем же основным тоном различаются тембром, который определяется наличием обертонов - их частотами и амплитудами, характером нарастания амплитуд в начале звучания и их спадом в конце звучания.

При одной высоте тона звуки, издаваемые, например, скрипкой и пианино, отличаются тембром.

Восприятие звука органами слуха зависит от того, какие частоты входят в состав звуковой волны.

Шумы - это звуки, образующие сплошной спектр, состоящий из набора частот, т.е. в шуме присутствуют колебания всевозможных частот.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. - Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. - С. 431-432.

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

Высота тона зависит от того, как часто колеблются источники звука. Чем больше частота колебаний тем громче звук. Самым простой вид колебаний - гармонические колебания. Чистым тоном является звук камертона.

Чистый тон - это звук, совершающий гармонические колебания одинаковой частоты. В музыкальном тоне можно на звук различит два качества - громкость и высоту.

Звуки разных источников (например разные музыкальные инструменты, человеческий голос, звуки посторонних предметов и т.д) вместе состовляют совокупность гармонических колебаний разных частот.

Основной частотой называется самая маленькая частота этого многосоставного звука, а звук который ей соответствует и он определенной высоты называется основным тоном.

Обертонами называются все остальные составляющие этого многосоставного звука (его частота может быть в несколько раз больше частоты основного тона).

Обертоны определяют тембр звука - это то, что нам позволяет различать звуки, например, мы очень легко сможем различить звук телевизора и стиральной машинки, звуки гитары и барабана и т.п.

Высоту звука еще измеряют в мелах - это шкала высот, которая позволяет устанавливать равенство высот двух звуков.

Тоном Шепарда (акустические иллюзии) называется звук, с кажущейся, то повышающейся, то понижающейся высотой.

Высота звука определяется частотой его основного тона, если частота основного тона больше, то звук громче, если частота основного тона меньше, то и звук будет тише.

Громкость звука

Громкость звука - качество слухового ощущения, которое позволяет располагать все звуки по шкале от тихих до громких.

Сон - единица громкости звука.

1 сон - эта примерная громкость приглушенного разговора, а громкость самолета - 264 сон. Звуки, обладающие еще большей громкостью, будут вызывать болевые ощущения.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний, чем она больше, тем звук будет громче.

Уровень звукового давления измеряется в белах(Б) или в децибелах(Д) - 1/10 часть бела(Б) ,и равен уровню громкости звука, который выражается в фонах.

Громкость выше 180 дБ может вызвать разрыв барабанной перепонки.

Шум, громкий звук, неприятный звук плохо влияют на здоровье человека это происходит из-за того, что нарушен порядк звуков разной громкости, высоты тона и тембра.

Шум - это звуки, в которых присутствуют колебания всевозможных частот.

Чтобы было звуковое ощущение, звуковая волна должна быть минимальной интенсивности, но если интенсивность будет превышать норму, то звук будет не слышен и будет вызывать только болевые ощущения.

Акустика - раздел физики, который изучает звуковые явления.

Звуки бывают двух видов: естественные и искусственные .