Zvuk a jeho vlastnosti
Obsah
Zvuk je fyzikální objektivní jev. Jeho zdrojem je jakékoli elastické těleso schopné produkovat mechanický vibrací. V důsledku toho se vytvářejí zvukové vlny, které se dostávají do lidského ucha vzduchem. Vnímá vlny a přeměňuje je na nervové impulsy, které jsou přenášeny do mozku a zpracovávány jeho hemisférami. V důsledku toho si člověk uvědomí konkrétní zvuk.
Existují tři kategorie zvuků:
- Hudební - mít určitou výšku, objem, razítko a další vlastnosti; jsou považovány za nejvíce organizované, vyznačují se bohatstvím dynamických a razítko Vlastnosti.
- Hluk – zvuky, jejichž výška je neurčitá. Patří mezi ně mořský hluk, hvízdání větru, vrzání, cvakání a mnoho dalších.
- Zvuky bez zaostřené výšky .
K tvorbě skladeb se používají pouze hudební zvuky, příležitostně hluk.
zvukové vlny
Jedná se o zředění a kondenzaci zvuku v elastickém neboli zvukovodném médiu. Když mechanický došlo k vibraci těla, vlna se rozchází skrze médium, které vede zvuk: vzduch, voda, plyn a různé kapaliny. K šíření dochází různou rychlostí, která závisí na konkrétním médiu a jeho elasticitě. Ve vzduchu je tento indikátor zvukové vlny 330-340 m / s, ve vodě - 1450 m / s.
Zvuková vlna je neviditelná, ale pro člověka slyšitelná, protože působí na jeho ušní bubínky. K šíření potřebuje médium. Vědci dokázali, že ve vakuu, tedy prostoru bez vzduchu, se zvuková vlna může tvořit, ale nešířit.
Zvukové přijímače
Tak se nazývají zařízení, která vnímají zvukovou energii, měří charakteristiky zvukové vlny (tlak, intenzitu, rychlost atd.) a převádějí ji na jinou energii. Pro příjem zvuku v různých prostředích se používají následující:
- mikrofony – pro vzdušný prostor ;
- geofony – pro vnímání zvuků zemské kůry;
- hydrofony – přijímat zvuk ve vodě.
Existují přijímače přirozeného zvuku – sluchadla lidí a zvířat – a technické. Když pružné těleso kmitá, výsledné vlny se po nějaké době dostanou do sluchových orgánů. Ušní bubínek vibruje frekvencí, která odpovídá frekvenci zdroje zvuku. Tyto třesy se přenášejí na sluchový nerv a ten vysílá impulsy do mozku k dalšímu zpracování. U lidí a zvířat se tak objevují určité zvukové vjemy.
Technické zvukové přijímače převádějí akustický signál na elektrický. Díky tomu je zvuk přenášen na různé vzdálenosti, lze jej nahrávat, zesilovat, analyzovat atd.
Vlastnosti a charakteristiky zvuku
Výška
To je charakteristika zvuku v závislosti na frekvenci, s jakou vibruje fyzické tělo. Jeho měrnou jednotkou je hertz ( Hz ): počet periodických zvukových vibrací za 1 sekundu. V závislosti na frekvenci vibrací se zvuky rozlišují:
- nízkofrekvenční – s malým počtem kmitů (ne vyšším než 300 Hz );
- střední -frekvence – zvuky kmitající s frekvencí 300-3,000 XNUMX Hz ;
- vysoká frekvence – s počtem kmitů přesahujícím 3,000 XNUMX Hz .
Trvání
K určení této charakteristiky zvuku je nutné změřit dobu trvání vibrací těla, které zvuk vydává. Hudební zvuk trvá 0.015-0.02 s. až několik minut. Nejdelší zvuk vydává varhanní pedál.
Hlasitost
Jiným způsobem se tato charakteristika nazývá akustický výkon, který je určen amplitudou kmitů: čím je větší, tím je zvuk hlasitější a naopak. Hlasitost se měří v decibelech (dB). V hudební teorii se gradace používá k označení síly zvuku, se kterou je nutné skladbu reprodukovat:
- silná stránka;
- klavír;
- mezzo forte;
- mezzo piano;
- fortissimo;
- pianissimo;
- forte-fortissimo;
- piano-pianissimo atd.
S hlasitostí zvuku v hudební praxi úzce souvisí další charakteristika – dynamika. Díky dynamickým odstínům můžete dát kompozici určitý tvar.
Dosahuje se jich dovedností interpreta, akustickými vlastnostmi místnosti a hudebními nástroji.
Další vlastnosti
Amplituda
To je vlastnost, která ovlivňuje hlasitost zvuku. Amplituda je polovina rozdílu mezi maximální a minimální hodnotou hustoty.
Spektrální složení
Spektrum je rozložení zvukové vlny uvnitř frekvence m do harmonických vibrací. Lidské ucho vnímá zvuk v závislosti na frekvencích, které tvoří zvukovou vlnu. Určují výšku tónu: vysoké frekvence dávají vysoké tóny a naopak. Hudební zvuk má několik tónů:
- Základní – tón, který odpovídá minimální frekvenci z celkové frekvence nastavené pro konkrétní zvuk.
- Podtext je tón, který odpovídá všem ostatním frekvence . Tam jsou harmonické podtexty s frekvence což jsou násobky základní frekvence.
Hudební zvuky, které mají stejný základní tón, se odlišují svými razítko . Je určena amplitudami a frekvence alikvotů, stejně jako zvýšením amplitudy na začátku a na konci zvuku.
Intenzita
Toto je název pro energii, která je přenášena zvukovou vlnou po určitou dobu přes jakýkoli povrch. Na intenzitě přímo závisí další charakteristika – hlasitost. Je určena amplitudou kmitání zvukové vlny. U vnímání lidskými orgány sluchu se rozlišuje práh slyšení – minimální intenzita, kterou má lidské vnímání k dispozici. Hranice, za kterou ucho nemůže vnímat intenzitu zvukové vlny bez bolesti, se nazývá práh bolesti.
Záleží také na frekvenci zvuku.
Témbr
Jinak se tomu říká zvukové zbarvení. The razítko je ovlivněno několika faktory: zařízením zdroje zvuku, materiálem, velikostí a tvarem. Zabarvení změny v důsledku různých hudebních efektů. V hudební praxi tato vlastnost ovlivňuje expresivitu díla. Zabarvení dává melodii charakteristický zvuk.
O neslyšných zvucích
Pokud jde o vnímání lidským uchem, ultrazvuky (s frekvencí nad 20,000 XNUMX Hz ) a infrazvuky (pod 16 kHz). Říká se jim neslyšné, protože je sluchové orgány lidí nevnímají. Ultrazvuky a infrazvuky jsou pro některá zvířata slyšitelné; jsou zaznamenávány přístroji.
Charakteristickým rysem infrazvukové vlny je schopnost procházet jiným prostředím, protože ji atmosféra, voda nebo zemská kůra špatně absorbují. Proto se šíří na velké vzdálenosti. Zdrojem vln v přírodě jsou zemětřesení, silný vítr, sopečné erupce. Díky speciálním zařízením, která takové vlny zachycují, je možné předpovědět výskyt tsunami a určit epicentrum zemětřesení. Existují také umělé zdroje infrazvuku: turbíny, motory, podzemní a pozemní exploze, výstřely z děl.
Ultrazvukové vlny mají jedinečnou vlastnost: vytvářejí směrované paprsky jako světlo. Jsou dobře vedeny kapalinami a pevnými látkami, špatně plyny. Čím vyšší frekvence ultrazvuku, tím intenzivněji se šíří. V přírodě se objevuje při hřmění, v hluku vodopádu, deště, větru.
Některá zvířata se rozmnožují sami – netopýři, velryby, delfíni a hlodavci.
Zvuky v lidském životě
Lidské ucho je velmi citlivé díky elasticitě ušního bubínku. Vrchol sluchového vnímání lidí připadá na mladé roky, kdy tato charakteristika sluchového orgánu ještě není ztracena a člověk slyší zvuky o frekvenci 20 kHz. Ve vyšším věku lidé bez ohledu na pohlaví vnímají zvukové vlny hůře: slyší pouze frekvenci nejvýše 12-14 kHz.
Zajímavosti
- Pokud je horní práh frekvencí vnímaných lidským uchem 20,000 XNUMX Hz , pak nižší je 16 Hz . Infrazvuky, ve kterých se frekvence méně než 16 Hz a také ultrazvuky (nad 20,000 XNUMX Hz ), lidské sluchové orgány nevnímají.
- WHO stanovila, že člověk může bezpečně poslouchat jakýkoli zvuk při hlasitosti nepřesahující 85 dB po dobu 8 hodin.
- Pro vnímání zvuku lidským uchem je nutné, aby trval alespoň 0.015 sekundy.
- Ultrazvuk není slyšet, ale je cítit. Pokud vložíte ruku do tekutiny, která vede ultrazvuk, dojde k ostré bolesti. Ultrazvuk je navíc schopen ničit kov, čistit vzduch a ničit živé buňky.
Místo výstupu
Zvuk je základem každého hudebního díla. Vlastnosti zvuku, jeho charakteristiky umožňují vytvářet různé kompozice. V závislosti na výšce, trvání, hlasitosti, amplitudě popř razítko , jsou různé zvuky. K tvorbě děl se používají především hudební zvuky, u kterých je určena výška tónu.
