Համառոտ. Ձայնի աղբյուրներ. Ձայնային թրթռումներ

Ձայնային աղբյուրներ. Ձայնային թրթռումներ

Մարդը ապրում է հնչյունների աշխարհում: Ձայնը մարդու համար տեղեկատվության աղբյուր է: Նա զգուշացնում է մարդկանց վտանգի մասին. Հնչյունը երաժշտության տեսքով, թռչունների երգը մեզ հաճույք է պատճառում։ Մենք ուրախ ենք լսել մարդու հետ հաճելի ձայն. Հնչյունները կարևոր են ոչ միայն մարդկանց, այլև կենդանիների համար, որոնց համար ձայնի լավ ձայնագրումն օգնում է գոյատևել:

Ձայն - Սրանք մեխանիկական առաձգական ալիքներ են, որոնք տարածվում են գազերում, հեղուկներում, պինդ մարմիններում:

Ձայնի պատճառը - մարմինների թրթռում (տատանումներ), թեև այդ թրթռումները հաճախ անտեսանելի են մեր աչքերի համար:

Ձայնային աղբյուրներ - ֆիզիկական մարմիններ, որոնք տատանվում են, այսինքն. դողալ կամ թրթռալ հաճախականությամբ
վայրկյանում 16-ից մինչև 20000 անգամ: Թրթռացող մարմինը կարող է լինել ամուր, օրինակ՝ լարը
կամ Երկրի ընդերքը, գազային, օրինակ՝ օդի շիթ՝ փողային երաժշտական ​​գործիքներում
կամ հեղուկ, ինչպես օրինակ ջրի վրա ալիքները:

Ծավալը

Բարձրությունը կախված է ձայնային ալիքի թրթռումների ամպլիտուդից: Ձայնի ծավալի միավորը 1 Բել է (ի պատիվ հեռախոսի գյուտարար Ալեքսանդր Գրեհեմ Բելի)։ Գործնականում ձայնի բարձրությունը չափվում է դեցիբելներով (dB): 1 դԲ = 0,1 բ.

10 դԲ - շշնջալ;

20-30 դԲ - բնակելի տարածքներում աղմուկի նորմ.
50 դԲ- միջին ծավալի խոսակցություն;
80 դ Բ - աշխատող բեռնատարի շարժիչի աղմուկը.
130 դԲ- շեմը ցավի սենսացիա

180 դԲ-ից բարձր ձայնը կարող է նույնիսկ ականջի թմբկաթաղանթի պատռվածք առաջացնել:

բարձր հնչյուններներկայացված է բարձր հաճախականությամբ ալիքներով, օրինակ՝ թռչունների երգով:

ցածր ձայներցածր հաճախականության ալիքներ են, ինչպես, օրինակ, մեծ բեռնատարի շարժիչի ձայնը:

ձայնային ալիքներ

ձայնային ալիքներՍրանք առաձգական ալիքներ են, որոնք մարդու մոտ առաջացնում են ձայնի զգացողություն։

Ձայնային ալիքը կարող է անցնել տարբեր տարածություններ: Թնդանոթի կրակոցը լսվում է 10-15 կմ, ձիերի հառաչանքն ու շների հաչոցը՝ 2-3 կմ, իսկ շշուկը ընդամենը մի քանի մետր հեռավորության վրա է։ Այս ձայները փոխանցվում են օդի միջոցով: Բայց ոչ միայն օդը կարող է ձայնի հաղորդիչ լինել։

Ականջդ դնելով ռելսերին՝ կարող ես լսել մոտեցող գնացքի աղմուկը շատ ավելի վաղ և ավելի մեծ հեռավորության վրա։ Սա նշանակում է, որ մետաղն ավելի արագ և լավ է փոխանցում ձայնը, քան օդը: Ջուրը նաև լավ է փոխանցում ձայնը։ Սուզվելով ջրի մեջ՝ պարզ լսվում է, թե ինչպես են քարերը թակում միմյանց դեմ, ինչպես են խճճում խճաքարերը ճամփորդելիս։

Ջրի հատկությունը՝ ձայնը լավ անցկացնելը, լայնորեն օգտագործվում է պատերազմի ժամանակ ծովում հետախուզության, ինչպես նաև ծովի խորքերը չափելու համար։

Անհրաժեշտ պայմանձայնային ալիքների տարածում - նյութական միջավայրի առկայություն.վակուումի մեջ ձայնային ալիքներչեն տարածվում, քանի որ թրթռումների աղբյուրից փոխազդեցություն փոխանցող մասնիկներ չկան:

Ուստի Լուսնի վրա մթնոլորտի բացակայության պատճառով լիակատար լռություն է տիրում։ Անգամ երկնաքարի անկումն իր մակերեսին լսելի չէ դիտողի համար։

Ձայնը շարժվում է տարբեր արագություններով յուրաքանչյուր միջավայրում:

ձայնի արագությունը օդում- մոտավորապես 340 մ/վ:

Ձայնի արագությունը ջրի մեջ- 1500 մ/վրկ.

Ձայնի արագությունը մետաղներում, պողպատում- 5000 մ/վրկ.

Տաք օդում ձայնի արագությունն ավելի մեծ է, քան սառը օդում, ինչը հանգեցնում է ձայնի տարածման ուղղության փոփոխության։

պատառաքաղ

- սա U-ձևավորված մետաղական ափսե , որի ծայրերը հարվածելուց հետո կարող են տատանվել։

Հրապարակվել է ԿամերտոնՁայնը շատ թույլ է և կարելի է լսել միայն փոքր հեռավորության վրա:
Ռեզոնատոր - փայտե տուփ, որի վրա կարելի է ամրացնել թյունինգի պատառաքաղը, ծառայում է ձայնի ուժեղացմանը։
Այս դեպքում ձայնի արտանետումը տեղի է ունենում ոչ միայն թյունինգի պատառաքաղից, այլև ռեզոնատորի մակերեսից:
Այնուամենայնիվ, ռեզոնատորի վրա կարգավորիչի ձայնի տեւողությունը կլինի ավելի քիչ, քան առանց դրա:

E X O

Խոչընդոտներից արտացոլված բարձր ձայնը մի քանի պահից վերադառնում է ձայնի աղբյուր, և մենք լսում ենք. արձագանք.

Ձայնի արագությունը բազմապատկելով դրա հայտնվելուց մինչև վերադարձն անցած ժամանակով՝ դուք կարող եք որոշել ձայնի աղբյուրից մինչև պատնեշը կրկնակի հեռավորությունը:
Օբյեկտների հեռավորությունը որոշելու այս մեթոդը կիրառվում է էխոլոկացիա.

Որոշ կենդանիներ, օրինակ չղջիկները,
օգտագործել նաեւ ձայնի արտացոլման երեւույթը՝ կիրառելով էխոլոկացիայի մեթոդը

Էխոլոկացիան հիմնված է ձայնի արտացոլման հատկության վրա:

Ձայն - վազող մեխանիկական եզ վրաև փոխանցում է էներգիա:
Այնուամենայնիվ, բոլոր մարդկանց միաժամանակյա զրույցի ուժը վրա է երկրագունդըհազիվ ավելին, քան մեկ «Մոսկվիչ» մեքենայի հզորությունը:

Ուլտրաձայնային.

· 20000 Հց-ից ավելի հաճախականությամբ թրթռումները կոչվում են ուլտրաձայնային: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը լայնորեն կիրառվում է գիտության և տեխնիկայի մեջ:

Հեղուկը եռում է ուլտրաձայնային ալիքի միջով անցնելիս (կավիտացիա)։ Սա հիդրավլիկ ցնցում է առաջացնում: Ուլտրաձայնը կարող է պոկել մետաղի մակերեսից կտորներ և ջախջախել պինդ նյութերը: Չխառնվող հեղուկները կարելի է խառնել ուլտրաձայնի հետ։ Այսպես են պատրաստվում նավթային էմուլսիաները։ Ուլտրաձայնային ազդեցության տակ տեղի է ունենում ճարպերի սապոնացում։ Լվացքի մեքենաները հիմնված են այս սկզբունքի վրա:

· Լայնորեն գործածվող ուլտրաձայնային հիդրոակուստիկայի մեջ։ Բարձր հաճախականության ուլտրաձայները շատ թույլ են ներծծվում ջրի կողմից և կարող են տարածվել տասնյակ կիլոմետրերով: Եթե ​​ճանապարհին նրանք հանդիպեն հատակին, այսբերգին կամ այլ ամուր, դրանք արտացոլվում են և տալիս մեծ ուժի արձագանք։ Այս սկզբունքի վրա է հիմնված ուլտրաձայնային էխո ձայնը:

մետաղի մեջ ուլտրաձայնայինտարածվում է գրեթե առանց կլանման։ Օգտագործելով ուլտրաձայնային տեղորոշման մեթոդը, հնարավոր է հայտնաբերել մեծ հաստության մասի ներսում ամենափոքր թերությունները։

Ուլտրաձայնի ջախջախիչ ազդեցությունը օգտագործվում է ուլտրաձայնային զոդման արդուկների արտադրության համար:

ուլտրաձայնային ալիքներ, ուղարկված նավից, արտացոլվում են խորտակված առարկայից։ Համակարգիչը հայտնաբերում է արձագանքի հայտնվելու ժամանակը և որոշում օբյեկտի գտնվելու վայրը:

· Ուլտրաձայնը օգտագործվում է բժշկության և կենսաբանության մեջէխոլոկացիայի, մարմնի հյուսվածքների ուռուցքների և որոշ թերությունների հայտնաբերման և բուժման համար, վիրաբուժության և վնասվածքաբանության մեջ՝ տարբեր վիրահատությունների ժամանակ փափուկ և ոսկրային հյուսվածքների մասնահատման, կոտրված ոսկորների եռակցման, բջիջների ոչնչացման համար (բարձր հզորության ուլտրաձայնային):

Ինֆրաձայնը և դրա ազդեցությունը մարդկանց վրա.

16 Հց-ից ցածր հաճախականություններով տատանումները կոչվում են ինֆրաձայն:

Բնության մեջ ինֆրաձայնը առաջանում է մթնոլորտում օդի հորձանուտ շարժման կամ տարբեր մարմինների դանդաղ թրթռումների արդյունքում։ Ինֆրաձայնը բնութագրվում է թույլ կլանմամբ: Հետեւաբար, այն տարածվում է երկար հեռավորությունների վրա: Մարդու մարմինը ցավալիորեն արձագանքում է ինֆրաձայնային թրթռումներին: Արտաքին ազդեցության տակ առաջացած մեխանիկական թրթռումկամ ձայնային ալիք 4-8 Հց հաճախականությամբ, մարդը շարժում է զգում ներքին օրգաններ, 12 Հց հաճախականությամբ՝ ծովային հիվանդության հարձակում։

Ամենաբարձր ինտենսիվությունը ինֆրաձայնային թրթռումներստեղծել մեքենաներ և մեխանիզմներ, որոնք ունեն մակերեսներ մեծ չափսերցածր հաճախականության մեխանիկական թրթռումներ կատարելով (ինֆրաձայն մեխանիկական ծագում) կամ գազերի և հեղուկների տուրբուլենտ հոսքեր (աերոդինամիկ կամ հիդրոդինամիկ ծագման ինֆրաձայն)։

Հարցեր.

1. Պատմե՛ք 70-73 նկարներում պատկերված փորձերի մասին։ Ի՞նչ եզրակացություն է բխում դրանցից։

Առաջին փորձի ժամանակ (նկ. 70) վիզայի մեջ սեղմված մետաղական քանոնը թրթռելիս ձայն է արձակում:
Երկրորդ փորձի ժամանակ (նկ. 71) կարելի է դիտարկել լարային թրթիռները, որը նույնպես ձայն է հանում։
Երրորդ փորձի ժամանակ (նկ. 72) նկատվում է լարման պատառաքաղի ձայն։
Չորրորդ փորձի ժամանակ (նկ. 73) լարման պատառաքաղի թրթռումները «գրանցվում» են մուրապատ ափսեի վրա։ Այս բոլոր փորձերը ցույց են տալիս ձայնի ծագման տատանողական բնույթը։ Ձայնը գալիս է թրթռումներից: Չորրորդ փորձի ժամանակ սա կարելի է նաև տեսողականորեն դիտարկել։ Ասեղի ծայրը հետք է թողնում սինուսոիդին մոտ ձևով։ Այս դեպքում ձայնը չի հայտնվում ոչ մի տեղից, այլ առաջանում է ձայնային աղբյուրներից՝ քանոն, լար, լարային պատառաքաղ։

2. Ինչպես ընդհանուր սեփականությունունե՞ք ձայնի բոլոր աղբյուրները:

Ձայնի ցանկացած աղբյուր պարտավոր է տատանվել:

3. Ո՞ր հաճախականությունների մեխանիկական թրթռումները կոչվում են ձայն և ինչու:

Ձայնային թրթռումները կոչվում են մեխանիկական թրթռումներ 16 Հց-ից մինչև 20000 Հց հաճախականությամբ, քանի որ. այս հաճախականության միջակայքում դրանք ընկալվում են մարդու կողմից:

4. Ո՞ր թրթռումներն են կոչվում ուլտրաձայնային: ինֆրաձայնային?

20000 Հց-ից բարձր հաճախականություններ ունեցող տատանումները կոչվում են ուլտրաձայնային, իսկ 16 Հց-ից ցածր հաճախականությունները՝ ինֆրաձայնային:

5. Պատմեք ծովի խորությունը էխոլոկացիայի միջոցով չափելու մասին:

Զորավարժություններ.

1. Մենք լսում ենք թռչող մոծակի թեւերի թափահարման ձայնը: բայց թռչող թռչունը ոչ: Ինչո՞ւ։

Մոծակի թեւերի տատանումների հաճախականությունը 600 Հց է (վայրկյանում 600 հարված), ճնճղուկինը՝ 13 Հց, իսկ մարդու ականջը ձայներն ընկալում է 16 Հց-ից։

Ձայնային աղբյուրներ. Ձայնային թրթռումներ

Մարդը ապրում է հնչյունների աշխարհում: Ձայնը մարդու համար տեղեկատվության աղբյուր է: Նա զգուշացնում է մարդկանց վտանգի մասին. Հնչյունը երաժշտության տեսքով, թռչունների երգը մեզ հաճույք է պատճառում։ Մենք հաճույք ենք ստանում հաճելի ձայնով մարդուն լսելուց։ Հնչյունները կարևոր են ոչ միայն մարդկանց, այլև կենդանիների համար, որոնց համար ձայնի լավ ձայնագրումն օգնում է գոյատևել:

Ձայն - Սրանք մեխանիկական առաձգական ալիքներ են, որոնք տարածվում են գազերում, հեղուկներում, պինդ մարմիններում:

Ձայնի պատճառը - մարմինների թրթռում (տատանումներ), թեև այդ թրթռումները հաճախ անտեսանելի են մեր աչքերի համար:

Ձայնային աղբյուրներ - ֆիզիկական մարմիններ, որոնք տատանվում են, այսինքն. դողալ կամ թրթռալ հաճախականությամբ
վայրկյանում 16-ից մինչև 20000 անգամ: Թրթռացող մարմինը կարող է լինել ամուր, օրինակ՝ լարը
կամ երկրի ընդերքը՝ գազային, օրինակ՝ օդի շիթ՝ փողային երաժշտական ​​գործիքներում
կամ հեղուկ, ինչպես օրինակ ջրի վրա ալիքները:

Ծավալը

Բարձրությունը կախված է ձայնային ալիքի թրթռումների ամպլիտուդից: Ձայնի ծավալի միավորը 1 Բել է (ի պատիվ հեռախոսի գյուտարար Ալեքսանդր Գրեհեմ Բելի)։ Գործնականում ձայնի բարձրությունը չափվում է դեցիբելներով (dB): 1 դԲ = 0,1 բ.

10 դԲ - շշնջալ;

20-30 դԲ - բնակելի տարածքներում աղմուկի նորմ.
50 դԲ- միջին ծավալի խոսակցություն;
80 դ Բ - աշխատող բեռնատարի շարժիչի աղմուկը.
130 դԲ- ցավի շեմը

180 դԲ-ից բարձր ձայնը կարող է նույնիսկ ականջի թմբկաթաղանթի պատռվածք առաջացնել:

բարձր հնչյուններներկայացված է բարձր հաճախականությամբ ալիքներով, օրինակ՝ թռչունների երգով:

ցածր ձայներցածր հաճախականության ալիքներ են, ինչպես, օրինակ, մեծ բեռնատարի շարժիչի ձայնը:

ձայնային ալիքներ

ձայնային ալիքներՍրանք առաձգական ալիքներ են, որոնք մարդու մոտ առաջացնում են ձայնի զգացողություն։

Ձայնային ալիքը կարող է անցնել տարբեր տարածություններ: Թնդանոթի կրակոցը լսվում է 10-15 կմ, ձիերի հառաչանքն ու շների հաչոցը՝ 2-3 կմ, իսկ շշուկը ընդամենը մի քանի մետր հեռավորության վրա է։ Այս ձայները փոխանցվում են օդի միջոցով: Բայց ոչ միայն օդը կարող է ձայնի հաղորդիչ լինել։

Ականջդ դնելով ռելսերին՝ կարող ես լսել մոտեցող գնացքի աղմուկը շատ ավելի վաղ և ավելի մեծ հեռավորության վրա։ Սա նշանակում է, որ մետաղն ավելի արագ և լավ է փոխանցում ձայնը, քան օդը: Ջուրը նաև լավ է փոխանցում ձայնը։ Սուզվելով ջրի մեջ՝ պարզ լսվում է, թե ինչպես են քարերը թակում միմյանց դեմ, ինչպես են խճճում խճաքարերը ճամփորդելիս։

Ջրի հատկությունը՝ ձայնը լավ անցկացնելը, լայնորեն օգտագործվում է պատերազմի ժամանակ ծովում հետախուզության, ինչպես նաև ծովի խորքերը չափելու համար։

Ձայնային ալիքների տարածման համար անհրաժեշտ պայման է նյութական միջավայրի առկայությունը։Վակուումում ձայնային ալիքները չեն տարածվում, քանի որ թրթռումների աղբյուրից փոխազդեցություն փոխանցող մասնիկներ չկան:

Ուստի Լուսնի վրա մթնոլորտի բացակայության պատճառով լիակատար լռություն է տիրում։ Անգամ երկնաքարի անկումն իր մակերեսին լսելի չէ դիտողի համար։

Ձայնը շարժվում է տարբեր արագություններով յուրաքանչյուր միջավայրում:

ձայնի արագությունը օդում- մոտավորապես 340 մ/վ:

Ձայնի արագությունը ջրի մեջ- 1500 մ/վրկ.

Ձայնի արագությունը մետաղներում, պողպատում- 5000 մ/վրկ.

Տաք օդում ձայնի արագությունն ավելի մեծ է, քան սառը օդում, ինչը հանգեցնում է ձայնի տարածման ուղղության փոփոխության։

պատառաքաղ

- սա U-աձև մետաղական ափսե, որի ծայրերը հարվածելուց հետո կարող են տատանվել։

Հրապարակվել է ԿամերտոնՁայնը շատ թույլ է և կարելի է լսել միայն փոքր հեռավորության վրա:
Ռեզոնատոր- փայտե տուփ, որի վրա կարելի է ամրացնել թյունինգի պատառաքաղը, ծառայում է ձայնի ուժեղացմանը:
Այս դեպքում ձայնի արտանետումը տեղի է ունենում ոչ միայն թյունինգի պատառաքաղից, այլև ռեզոնատորի մակերեսից:
Այնուամենայնիվ, ռեզոնատորի վրա կարգավորիչի ձայնի տեւողությունը կլինի ավելի քիչ, քան առանց դրա:

E X O

Խոչընդոտներից արտացոլված բարձր ձայնը մի քանի պահից վերադառնում է ձայնի աղբյուր, և մենք լսում ենք. արձագանք.

Ձայնի արագությունը բազմապատկելով դրա հայտնվելուց մինչև վերադարձն անցած ժամանակով՝ դուք կարող եք որոշել ձայնի աղբյուրից մինչև պատնեշը կրկնակի հեռավորությունը:
Օբյեկտների հեռավորությունը որոշելու այս մեթոդը կիրառվում է էխոլոկացիա.

Որոշ կենդանիներ, օրինակ՝ չղջիկները,
օգտագործել նաեւ ձայնի արտացոլման երեւույթը՝ կիրառելով էխոլոկացիայի մեթոդը

Էխոլոկացիան հիմնված է ձայնի արտացոլման հատկության վրա:

Ձայն - վազող մեխանիկական եզ վրաև փոխանցում է էներգիա:
Այնուամենայնիվ, երկրագնդի բոլոր մարդկանց միաժամանակյա զրույցի ուժը հազիվ թե ավելին լինի, քան մեկ «Մոսկվիչ» մեքենայի ուժը:

Ուլտրաձայնային.

· 20000 Հց-ից ավելի հաճախականությամբ թրթռումները կոչվում են ուլտրաձայնային: Ուլտրաձայնային հետազոտությունը լայնորեն կիրառվում է գիտության և տեխնիկայի մեջ:

Հեղուկը եռում է ուլտրաձայնային ալիքի միջով անցնելիս (կավիտացիա)։ Սա հիդրավլիկ ցնցում է առաջացնում: Ուլտրաձայնը կարող է պոկել մետաղի մակերեսից կտորներ և ջախջախել պինդ նյութերը: Չխառնվող հեղուկները կարելի է խառնել ուլտրաձայնի հետ։ Այսպես են պատրաստվում նավթային էմուլսիաները։ Ուլտրաձայնային ազդեցության տակ տեղի է ունենում ճարպերի սապոնացում։ Լվացքի մեքենաները հիմնված են այս սկզբունքի վրա:

· Լայնորեն գործածվող ուլտրաձայնային հիդրոակուստիկայի մեջ։ Բարձր հաճախականության ուլտրաձայները շատ թույլ են ներծծվում ջրի կողմից և կարող են տարածվել տասնյակ կիլոմետրերով: Եթե ​​ճանապարհին նրանք բախվում են հատակի, սառցաբեկորի կամ այլ ամուր մարմնի, դրանք արտացոլվում են և մեծ ուժի արձագանք են տալիս: Այս սկզբունքի վրա է հիմնված ուլտրաձայնային էխո ձայնը:

մետաղի մեջ ուլտրաձայնայինտարածվում է գրեթե առանց կլանման։ Օգտագործելով ուլտրաձայնային տեղորոշման մեթոդը, հնարավոր է հայտնաբերել մեծ հաստության մասի ներսում ամենափոքր թերությունները։

Ուլտրաձայնի ջախջախիչ ազդեցությունը օգտագործվում է ուլտրաձայնային զոդման արդուկների արտադրության համար:

ուլտրաձայնային ալիքներ, ուղարկված նավից, արտացոլվում են խորտակված առարկայից։ Համակարգիչը հայտնաբերում է արձագանքի հայտնվելու ժամանակը և որոշում օբյեկտի գտնվելու վայրը:

· Ուլտրաձայնը օգտագործվում է բժշկության և կենսաբանության մեջէխոլոկացիայի, մարմնի հյուսվածքների ուռուցքների և որոշ թերությունների հայտնաբերման և բուժման համար, վիրաբուժության և վնասվածքաբանության մեջ՝ տարբեր վիրահատությունների ժամանակ փափուկ և ոսկրային հյուսվածքների մասնահատման, կոտրված ոսկորների եռակցման, բջիջների ոչնչացման համար (բարձր հզորության ուլտրաձայնային):

Ինֆրաձայնը և դրա ազդեցությունը մարդկանց վրա.

16 Հց-ից ցածր հաճախականություններով տատանումները կոչվում են ինֆրաձայն:

Բնության մեջ ինֆրաձայնը առաջանում է մթնոլորտում օդի հորձանուտ շարժման կամ տարբեր մարմինների դանդաղ թրթռումների արդյունքում։ Ինֆրաձայնը բնութագրվում է թույլ կլանմամբ: Հետեւաբար, այն տարածվում է երկար հեռավորությունների վրա: Մարդու մարմինը ցավալիորեն արձագանքում է ինֆրաձայնային թրթռումներին: Արտաքին ազդեցություններով, որոնք առաջանում են մեխանիկական թրթռումներից կամ ձայնային ալիքից 4-8 Հց հաճախականությամբ, մարդը զգում է ներքին օրգանների շարժումը, 12 Հց հաճախականության դեպքում՝ ծովախտի հարձակում։

Ամենաբարձր ինտենսիվությունը ինֆրաձայնային թրթռումներնրանք ստեղծում են մեքենաներ և մեխանիզմներ, որոնք ունեն մեծ մակերեսներ, որոնք կատարում են ցածր հաճախականության մեխանիկական թրթռումներ (մեխանիկական ծագման ինֆրաձայն) կամ գազերի և հեղուկների տուրբուլենտ հոսքեր (աերոդինամիկ կամ հիդրոդինամիկ ծագման ինֆրաձայն)։

Նախքան հասկանալը, թե ինչ են ձայնային աղբյուրները, մտածեք, թե ինչ է ձայնը: Մենք գիտենք, որ լույսը ճառագայթում է: Արտացոլվելով առարկաներից՝ այս ճառագայթումը մտնում է մեր աչքերը, և մենք կարող ենք տեսնել այն: Համը և հոտը մարմնի փոքր մասնիկներ են, որոնք ընկալվում են մեր համապատասխան ընկալիչների կողմից: Ինչպիսի՞ ձայն է այս կենդանին:

Ձայները փոխանցվում են օդով

Դուք պետք է տեսած լինեք, թե ինչպես է կիթառը նվագում: Միգուցե դուք ինքներդ գիտեք, թե ինչպես դա անել: Կարևոր է, որ լարերը կիթառում այլ ձայն արձակեն, երբ դրանք քաշվում են: Լավ. Բայց եթե կարողանայիք կիթառը դնել վակուումի մեջ և քաշել լարերը, ապա շատ կզարմանաք, որ կիթառը ոչ մի ձայն չի արձակի։

Նման փորձեր են իրականացվել տարբեր մարմինների հետ, և արդյունքը միշտ նույնն է եղել՝ անօդ տարածության մեջ ոչ մի ձայն չի լսվել: Դրանից բխում է տրամաբանական եզրակացություն, որ ձայնը փոխանցվում է օդով: Հետևաբար, ձայնը մի բան է, որը տեղի է ունենում օդային նյութերի մասնիկների և ձայն արտադրող մարմինների հետ։

Ձայնի աղբյուրներ՝ թրթռացող մարմիններ

Հետագա. Բազմաթիվ փորձերի արդյունքում հնարավոր եղավ պարզել, որ ձայնն առաջանում է մարմինների թրթռումների պատճառով։ Ձայնի աղբյուրները թրթռացող մարմիններ են: Այս թրթռումները փոխանցվում են օդի մոլեկուլների միջոցով և մեր ականջը, ընկալելով այդ թրթռումները, դրանք մեկնաբանում է մեզ համար հասկանալի ձայնային սենսացիաների:

Սա ստուգելը դժվար չէ։ Վերցրեք մի բաժակ կամ բյուրեղյա գավաթ և դրեք սեղանին։ Մետաղական գդալով թեթև հպեք դրան։ Դուք կլսեք երկար բարակ ձայն: Այժմ ձեռքով շոշափեք ապակին և նորից հպեք: Ձայնը կփոխվի և շատ ավելի կարճ կդառնա:

Եվ հիմա թող մի քանի հոգի հնարավորինս ամբողջական ձեռքերը փաթաթեն ապակու շուրջը, ոտքի հետ միասին՝ փորձելով ոչ մի ազատ տարածք չթողնել, բացառությամբ հենց փոքր տեղգդալով խփել. Կրկին հարվածեք բաժակին: Դժվար թե լսեք որևէ ձայն, իսկ այն, ինչ կլինի, թույլ և շատ կարճ կստացվի։ Ի՞նչ է ասում:

Առաջին դեպքում, հարվածից հետո ապակին ազատ տատանվել է, նրա թրթիռները փոխանցվել են օդով և հասել մեր ականջին։ Երկրորդ դեպքում թրթիռների մեծ մասը կլանում էր մեր ձեռքը, և ձայնը շատ ավելի կարճանում էր, քանի որ մարմնի թրթռումները նվազում էին։ Երրորդ դեպքում մարմնի գրեթե բոլոր թրթռումները ակնթարթորեն ներծծվել են բոլոր մասնակիցների ձեռքերով և մարմինը գրեթե չի տատանվել, հետևաբար գրեթե ձայն չի արձակվել։

Նույնը վերաբերում է մնացած բոլոր փորձերին, որոնց մասին կարող եք մտածել և վարել: Մարմինների թրթռումները, որոնք փոխանցվում են օդի մոլեկուլներին, կընկալվեն մեր ականջներով և կմեկնաբանվեն ուղեղի կողմից:

Տարբեր հաճախականությունների ձայնային թրթռումներ

Այսպիսով, ձայնը թրթռում է: Ձայնային աղբյուրները օդի միջոցով մեզ փոխանցում են ձայնային թրթռումները: Այդ դեպքում ինչու՞ մենք չենք լսում բոլոր առարկաների բոլոր թրթռումները: Քանի որ թրթռումները գալիս են տարբեր հաճախականություններով:

Մարդու ականջի կողմից ընկալվող ձայնը մոտավորապես 16 Հց-ից մինչև 20 կՀց հաճախականությամբ ձայնային թրթռումներ է: Երեխաները լսում են ավելի բարձր հաճախականության ձայներ, քան մեծահասակները, և տարբեր կենդանի էակների ընկալման միջակայքերը, ընդհանուր առմամբ, շատ տարբեր են:

Աշխարհը լցված է հնչյունների բազմազանությամբ՝ ժամացույցների տկտկոցով և շարժիչների դղրդյունով, տերևների խշշոցով և քամու ոռնոցով, թռչունների երգով և մարդկանց ձայնով: Այն մասին, թե ինչպես են ծնվում հնչյունները և ինչ են դրանք ներկայացնում, մարդիկ սկսել են կռահել շատ վաղուց: Այնուամենայնիվ հին հույն փիլիսոփաիսկ հանրագիտարան գիտնական Արիստոտելը, հիմնվելով դիտարկումների վրա, ճիշտ է բացատրել ձայնի բնույթը՝ հավատալով, որ հնչող մարմինը ստեղծում է օդի այլընտրանքային սեղմում և հազվադեպություն։ Անցյալ տարի հեղինակն աշխատել է ձայնի բնույթի խնդրի վրա և ավարտել հետազոտական ​​աշխատանք«Հնչյունների աշխարհում», որտեղ երաժշտական ​​մասշտաբի ձայնային հաճախականությունները հաշվարկվել են մեկ բաժակ ջրի միջոցով։

Ձայնը բնութագրվում է մեծություններով՝ հաճախականություն, ալիքի երկարություն և արագություն։ Եվ նաև այն բնութագրվում է առատությամբ և բարձրաձայն: Հետևաբար, մենք ապրում ենք հնչյունների և դրա երանգների բազմազան աշխարհում:

Նախորդ ուսումնասիրության վերջում ես հիմնարար հարց ունեի՝ կա՞ն միջոցներ տանը ձայնի արագությունը որոշելու համար: Հետևաբար, մենք կարող ենք խնդիր ձևակերպել՝ պետք է ուղիներ կամ միջոց գտնել ձայնի արագությունը որոշելու համար։

Ձայնի վարդապետության տեսական հիմունքները

հնչյունների աշխարհ

Դո-ռե-մի-ֆա-սոլ-լա-սի

Հնչյունների գամմա. Արդյո՞ք դրանք գոյություն ունեն ականջից անկախ: Արդյո՞ք սրանք միայն սուբյեկտիվ սենսացիաներ են, և այդ դեպքում աշխարհն ինքը լռում է, թե՞ դա իրականության արտացոլումն է մեր մտքում: Եթե ​​վերջինս, ապա նույնիսկ առանց մեզ աշխարհը կհնչի հնչյունների սիմֆոնիայով։

Նույնիսկ Պյութագորասին (մ.թ.ա. 582-500 թթ.) է վերագրվում տարբեր երաժշտական ​​հնչյուններին համապատասխան թվային հարաբերությունների հայտնաբերումը։ Անցնելով դարբնոցի կողքով, որտեղ մի քանի բանվորներ երկաթ էին դարբնում, Պյութագորասը նկատեց, որ հնչյունները կապված են հինգերորդի, կվարտի և օկտավայի հետ: Մտնելով դարբնոց՝ նա համոզվեց, որ օկտավա տվող մուրճը, համեմատած ամենածանր մուրճի հետ, ունի վերջինիս 1/2-ի կշիռ, հինգերորդ տվող մուրճը՝ 2/3-ի, իսկ կվարտա - ծանր մուրճի 3/4: Տուն վերադառնալուց հետո Պյութագորասը կախեց լարեր, որոնց կշիռները համաչափ են 1/2: 2/3: 3/4 ծայրերում և, իբր, պարզեց, որ լարերը, երբ հարվածում են, տալիս են նույն երաժշտական ​​ընդմիջումները: Ֆիզիկապես լեգենդը չի դիմանում քննադատությանը, կոճը, երբ զանազան մուրճերը հարվածում են, արձակում է իր միևնույն հնչերանգը, իսկ լարերի թրթիռի օրենքները չեն հաստատում լեգենդը։ Բայց, ամեն դեպքում, լեգենդը խոսում է ներդաշնակության ուսմունքի հնության մասին։ Երաժշտության ասպարեզում պյութագորասների արժանիքները կասկածից վեր են։ Նրանց է պատկանում հնչող լարերի տոնայնությունը չափելու բեղմնավոր գաղափարը՝ չափելով դրա երկարությունը: Նրանք գիտեին «մոնոխորդ» սարքը՝ մայրու տախտակների տուփ, կափարիչի վրա մեկ ձգված թելով: Եթե ​​դուք հարվածում եք լարին, այն արձակում է մեկ հատուկ տոն: Եթե ​​լարը բաժանեք երկու մասի, այն մեջտեղում եռանկյունաձև կեռով ամրացնելով, ապա այն ավելի բարձր տոն կարձակի: Այն այնքան նման է հիմնական տոնին, որ միաժամանակ հնչելու դեպքում դրանք գրեթե միաձուլվում են մեկ տոնով: Երաժշտության մեջ երկու հնչյունների հարաբերակցությունը ինտերվալ է։ Երբ լարերի երկարությունների հարաբերակցությունը 1/2:1 է, միջակայքը կոչվում է օկտավա։ Պյութագորասին հայտնի հինգերորդ և չորրորդ ինտերվալները ստացվում են, եթե մոնակորդային կցորդը տեղափոխվում է այնպես, որ այն բաժանում է համապատասխանաբար 2/3 կամ 3/4 տողեր։

Ինչ վերաբերում է յոթերորդ թվին, ապա այն կապված է կիսակրոնական, կիսախորհրդավոր բնույթի մարդկանց որոշ ավելի հին և առեղծվածային ներկայացման հետ: Ամենայն հավանականությամբ, սակայն, դա պայմանավորված է աստղագիտական ​​տրոհմամբ: լուսնային ամիսչորս յոթօրյա շաբաթվա ընթացքում: Այս թիվը հայտնվում է հազարավոր տարիներ տարբեր լեգենդներում: Այո, մենք գտնում ենք այն հին պապիրուս, որը գրել է եգիպտացի Ահմեսը մ.թ.ա 2000թ. Այս հետաքրքիր փաստաթուղթը վերնագրված է՝ «Բոլոր գաղտնի բաների մասին գիտելիքի ձեռքբերման հրահանգ»: Ի թիվս այլ բաների, մենք այնտեղ գտնում ենք մի խորհրդավոր առաջադրանք, որը կոչվում է «աստիճաններ»: Այն խոսում է յոթ թվի ուժերը ներկայացնող թվերի սանդուղքի մասին՝ 7, 49, 343, 2401, 16 807: Յուրաքանչյուր թվի տակ կա հիերոգլիֆ-պատկեր՝ կատու, մուկ, գարի, չափ: Պապիրուսը այս խնդրի վերաբերյալ որևէ հուշում չի տալիս: Ահմես պապիրուսի ժամանակակից թարգմանիչները վերծանում են խնդրի վիճակը հետևյալ կերպ. Յոթ մարդ ունի յոթ կատու, յուրաքանչյուր կատու ուտում է յոթ մուկ, յուրաքանչյուր մուկ կարող է ուտել յոթ գարի, յուրաքանչյուր հասկից կարող է յոթ չափ հացահատիկ աճեցնել: Որքա՞ն հացահատիկ կարող են խնայել կատուները: Ինչու՞ ոչ արդյունաբերական բովանդակությամբ առաջադրանք՝ առաջարկված 40 դար առաջ։

Ժամանակակից եվրոպական երաժշտական ​​սանդղակն ունի յոթ հնչերանգ, բայց ոչ բոլոր ժամանակներում և ոչ բոլոր ժողովուրդներն են ունեցել յոթ հնչերանգ: Այսպիսով, օրինակ, ներս հին Չինաստանօգտագործեց հինգ տոնով սանդղակ: Կարգավորող միասնության նպատակով այս հսկողության տոնի բարձրությունը պետք է խստորեն հայտարարվի միջազգային համաձայնագրով: 1938 թվականից ի վեր 440 Հց հաճախականությանը (440 տատանումներ վայրկյանում) համապատասխան տոնն ընդունվել է որպես այդպիսի հիմնարար տոն։ Միաժամանակ հնչող մի քանի հնչերանգներ կազմում են երաժշտական ​​ակորդ: Մարդիկ, ովքեր ունեն այսպես կոչված բացարձակ բարձրություն, կարող են լսել առանձին հնչերանգներ ակորդի մեջ:

Դուք, իհարկե, հիմնականում գիտեք մարդկային ականջի կառուցվածքը: Հակիրճ հիշենք. Ականջը բաղկացած է երեք մասից՝ 1) արտաքին ականջ, վերջանում է թմբկաթաղանթով. 2) միջին ականջը, որը երեք լսողական ոսկորների՝ մուրճի, կոճի և պարանոցի օգնությամբ ապահովում է թմբկաթաղանթի թրթռումները ներքին ականջին. 3) ներքին ականջը կամ լաբիրինթոսը բաղկացած է կիսաշրջանաձև ջրանցքներից և կոխլեայից: Կոխլեան ձայն ընդունող ապարատ է։ Ներքին ականջը լցված է հեղուկով (ավիշ) տատանվող շարժումթաղանթի վրա պտուտակի հարվածներով՝ ձգելով լաբիրինթոսի ոսկրային տուփի ձվաձեւ պատուհանը։ Կոխլեան երկու մասի բաժանող միջնապատի վրա, նրա ողջ երկարությամբ, լայնակի շարքերում տեղակայված են աստիճանաբար աճող երկարության ամենաբարակ նյարդաթելերը։

Հնչյունների աշխարհն իրական է: Բայց, իհարկե, պետք չէ մտածել, որ այս աշխարհը բոլորի մոտ առաջացնում է ճիշտ նույն սենսացիաները։ Հարցնելը, թե արդյոք այլ մարդիկ ձայներն ընկալում են ճիշտ այնպես, ինչպես դուք, ոչ գիտական ​​հարց է:

1. 2. Ձայնի աղբյուրներ. Ձայնային թրթռումներ

Մեզ շրջապատող հնչյունների աշխարհը բազմազան է՝ մարդկանց ձայներն ու երաժշտությունը, թռչունների երգն ու մեղուների բզզոցը, ամպրոպի ժամանակ որոտը և անտառի աղմուկը քամուց, անցնող մեքենաների, ինքնաթիռների ձայնը և այլն։

Բոլոր հնչյունների համար ընդհանուր է այն, որ դրանք առաջացնող մարմինները, այսինքն՝ ձայնի աղբյուրները, տատանվում են։

Վիզայի մեջ ամրացված առաձգական մետաղական քանոնը ձայն կարձակի, եթե նրա ազատ հատվածը, որի երկարությունը որոշակի ձևով է ընտրված, բերվի տատանողական շարժման։ Այս դեպքում ակնհայտ են ձայնի աղբյուրի տատանումները։

Բայց ամեն տատանվող մարմին չէ, որ ձայնի աղբյուր է։ Օրինակ, թելի կամ զսպանակի վրա կախված տատանվող կշիռը ձայն չի հանում։ Մետաղական քանոնը նույնպես կդադարի հնչել, եթե այն բարձրացնեք վզիկի մեջ և դրանով իսկ երկարացնեք ազատ ծայրը, որպեսզի նրա տատանումների հաճախականությունը դառնա 20 Հց-ից պակաս:

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ մարդու ականջը կարողանում է որպես ձայն ընկալել մարմինների մեխանիկական թրթռումները, որոնք տեղի են ունենում 20 Հց-ից մինչև 20000 Հց հաճախականությամբ: Հետևաբար, թրթռումները, որոնց հաճախականությունները գտնվում են այս տիրույթում, կոչվում են ձայն:

Մեխանիկական թրթռումները, որոնց հաճախականությունը գերազանցում է 20000 Հց-ը, կոչվում են ուլտրաձայնային, իսկ 20 Հց-ից պակաս հաճախականություններով թրթռումները՝ ինֆրաձայնային:

Հարկ է նշել, որ ձայնային տիրույթի նշված սահմանները կամայական են, քանի որ դրանք կախված են մարդկանց տարիքից և անհատական ​​հատկանիշներնրանց լսողական սարքը: Սովորաբար, տարիքի հետ, ընկալվող ձայների վերին հաճախականության սահմանը զգալիորեն նվազում է. որոշ տարեց մարդիկ կարող են լսել 6000 Հց-ից ոչ ավելի հաճախականությամբ ձայներ: Երեխաները, ընդհակառակը, կարող են ընկալել ձայներ, որոնց հաճախականությունը 20000 Հց-ից մի փոքր ավելի է:

Որոշ կենդանիներ լսում են տատանումներ, որոնց հաճախականությունը 20000 Հց-ից ավելի կամ 20 Հց-ից պակաս է:

Աշխարհը լցված է հնչյունների բազմազանությամբ՝ ժամացույցների տկտկոցով և շարժիչների դղրդյունով, տերևների խշշոցով և քամու ոռնոցով, թռչունների երգով և մարդկանց ձայնով: Այն մասին, թե ինչպես են ծնվում հնչյունները և ինչ են դրանք ներկայացնում, մարդիկ սկսել են կռահել շատ վաղուց: Նրանք նկատել են, օրինակ, որ ձայնը ստեղծվում է օդում թրթռացող մարմինների կողմից։ Նույնիսկ հին հույն փիլիսոփա և գիտնական-հանրագիտարան Արիստոտելը, հիմնվելով դիտարկումների վրա, ճիշտ բացատրեց ձայնի բնույթը, հավատալով, որ հնչող մարմինը ստեղծում է օդի այլընտրանքային սեղմում և հազվադեպություն: Այսպիսով, տատանվող լարը կամ սեղմում է կամ հազվադեպ է օդը, և օդի առաձգականության պատճառով այս փոփոխական ազդեցությունները փոխանցվում են ավելի տարածություն՝ շերտից շերտ առաջանում են առաձգական ալիքներ։ Հասնելով մեր ականջին՝ նրանք գործում են թմբկաթաղանթների վրա և առաջացնում ձայնի զգացում։

Ականջով մարդն ընկալում է առաձգական ալիքներ, որոնց հաճախականությունը տատանվում է մոտ 16 Հց-ից մինչև 20 կՀց (1 Հց - 1 տատանում վայրկյանում): Համապատասխանաբար, ցանկացած միջավայրում առաձգական ալիքները, որոնց հաճախականությունները գտնվում են նշված սահմաններում, կոչվում են ձայնային ալիքներ կամ պարզապես ձայն: 0°C ջերմաստիճանի և նորմալ ճնշման օդում ձայնը շարժվում է 330 մ/վ արագությամբ։

Գազերում և հեղուկներում ձայնի աղբյուր կարող են լինել ոչ միայն թրթռացող մարմինները։ Օրինակ՝ թռիչքի ժամանակ գնդակն ու նետը սուլում են, քամին ոռնում է։ Եվ տուրբոռեակտիվ ինքնաթիռի մռնչյունը բաղկացած է ոչ միայն գործող ստորաբաժանումների աղմուկից՝ օդափոխիչ, կոմպրեսոր, տուրբին, այրման խցիկ և այլն, այլ նաև ռեակտիվ հոսքի աղմուկից, հորձանուտից, տուրբուլենտ օդային հոսքերից, որոնք առաջանում են օդանավի ժամանակ։ հոսում է շուրջը մեծ արագությամբ. Մարմինը, որն արագորեն շտապում է օդում կամ ջրի մեջ, այսպես ասած, խախտում է իր շուրջը ընթացող հոսքը, պարբերաբար առաջանում է միջավայրում հազվադեպության և սեղմման տարածքներ: Արդյունքը ձայնային ալիքներն են:

Ձայնի տոնայնություն և տեմբր հասկացությունները նույնպես կարևոր են ձայնի ուսումնասիրության մեջ։ Ցանկացած իրական ձայն, լինի դա մարդու ձայն, թե երաժշտական ​​գործիքի նվագում, պարզ ներդաշնակ տատանում չէ, այլ շատերի մի տեսակ խառնուրդ։ ներդաշնակ թրթռումներորոշակի հաճախականությամբ: Այն, որն ունի ամենացածր հաճախականությունը, կոչվում է հիմնային տոն, մյուսները՝ երանգավորումներ։ Որոշակի ձայնին բնորոշ երանգերի տարբեր քանակություն տալիս է նրան հատուկ գույն՝ տեմբր: Մեկ տեմբրի և մյուսի միջև տարբերությունը պայմանավորված է ոչ միայն թվով, այլև հիմնական տոնի ձայնին ուղեկցող հնչերանգների ինտենսիվությամբ։ Տեմբրով մենք հեշտությամբ տարբերում ենք ջութակի և դաշնամուրի, կիթառի և ֆլեյտայի հնչյունները, ճանաչում ենք ծանոթ մարդկանց ձայները։

1. 4. Ձայնի բարձրությունը և տեմբրը

Եկեք երկու տարբեր լարերի հնչյուններ անենք կիթառի կամ բալալայկայի վրա: կլսենք տարբեր հնչյուններՄեկը ավելի ցածր է, մյուսը ավելի բարձր է: Տղամարդու ձայնի հնչյունները ավելի ցածր են, քան կնոջ ձայնը, բասի հնչյունները ցածր են, քան տենորը, սոպրանոյի հնչյունները ավելի բարձր են, քան ալտից:

Ի՞նչն է որոշում ձայնի բարձրությունը:

Կարելի է եզրակացնել, որ ձայնի բարձրությունը կախված է թրթռումների հաճախականությունից՝ որքան բարձր է ձայնի աղբյուրի թրթռումների հաճախականությունը, այնքան բարձր է այն արձակում ձայնը։

Մաքուր տոնը աղբյուրի ձայնն է, որը տատանվում է մեկ հաճախականությամբ:

Այլ աղբյուրներից հնչյուններ (օրինակ՝ տարբեր հնչյուններ Երաժշտական ​​գործիքներ, մարդկանց ձայները, ազդանշանի ձայնը և շատ ուրիշներ) տարբեր հաճախականությունների թրթռումների համակցություն են, այսինքն՝ մաքուր տոների հավաքածու։

Նման բարդ ձայնի ամենացածր (այսինքն, ամենափոքր) հաճախականությունը կոչվում է հիմնական հաճախականություն, իսկ որոշակի բարձրության համապատասխան ձայնը կոչվում է հիմնական տոն (երբեմն այն կոչվում է պարզապես տոն): Բարդ ձայնի բարձրությունը որոշվում է հենց նրա հիմնական տոնայնության բարձրությամբ:

Բարդ ձայնի մյուս բոլոր հնչյունները կոչվում են երանգ: Օվերտոնները որոշում են ձայնի տեմբրը, այսինքն՝ որակը, ինչը թույլ է տալիս տարբերել որոշ աղբյուրների ձայները մյուսների ձայներից։ Օրինակ, մենք կարող ենք հեշտությամբ տարբերել դաշնամուրի ձայնը ջութակի ձայնից, նույնիսկ եթե այդ հնչյուններն ունեն նույն բարձրությունը, այսինքն՝ նույն հիմնական հաճախականությունը։ Այս հնչյունների տարբերությունը պայմանավորված է տարբեր երանգներով:

Այսպիսով, ձայնի բարձրությունը որոշվում է դրա հիմնական հաճախականությամբ. որքան մեծ է ֆունդամենտալ ձայնի հաճախականությունը, այնքան բարձր է ձայնը:

Ձայնի տեմբրը որոշվում է նրա հնչերանգների ամբողջությամբ:

1. 5. Ինչու են տարբեր հնչյուններ:

Հնչյունները միմյանցից տարբերվում են ծավալով, բարձրությամբ և տեմբրով: Ձայնի բարձրությունը մասամբ կախված է լսողի ականջի հեռավորությունից հնչող առարկայից, մասամբ էլ վերջինիս թրթիռի ամպլիտուդից։ Ամպլիտուդ բառը նշանակում է այն հեռավորությունը, որով անցնում է մարմինը մեկից ծայրահեղ կետմյուսին իրենց տատանումների ժամանակ։ Որքան մեծ է այս հեռավորությունը, այնքան ավելի բարձր է ձայնը:

Ձայնի բարձրությունը կախված է մարմնի թրթռումների արագությունից կամ հաճախականությունից։ Որքան ավելի շատ թրթռումներ է անում առարկան մեկ վայրկյանում, այնքան բարձր է նրա ձայնը:

Այնուամենայնիվ, երկու հնչյունները, որոնք բացարձակապես նույնական են ծավալով և բարձրությամբ, կարող են տարբերվել միմյանցից: Ձայնի երաժշտականությունը կախված է նրանում առկա հնչերանգների քանակից և ուժից: Եթե ​​ջութակի լարը այնպես է տատանվում ամբողջ երկարությամբ, որպեսզի լրացուցիչ թրթռումներ չառաջանան, ապա կլսվի ամենացածր տոնը, որը նա կարող է արտադրել։ Այս տոնը կոչվում է հիմնական տոն: Այնուամենայնիվ, եթե դրա վրա առաջանան առանձին մասերի լրացուցիչ թրթռումներ, ապա կհայտնվեն լրացուցիչ ավելի բարձր նշումներ: Ներդաշնակվելով հիմնական տոնայնության հետ՝ նրանք կստեղծեն հատուկ, ջութակի ձայն։ Այս նշումները, որոնք ավելի բարձր են, քան արմատը, կոչվում են երանգ: Նրանք որոշում են որոշակի ձայնի տեմբրը:

1.6 Խանգարումների արտացոլումը և տարածումը.

Ձգված ռետինե խողովակի կամ զսպանակի մի մասի շեղումը շարժվում է նրա երկարությամբ։ Երբ խառնաշփոթը հասնում է խողովակի ծայրին, այն արտացոլվում է՝ անկախ նրանից՝ խողովակի ծայրը ֆիքսված է, թե ազատ։ Պահված ծայրը կտրուկ քաշվում է վերև, այնուհետև բերում իր սկզբնական դիրքին: Խողովակի վրա գոյացած սրածայրը խողովակի երկայնքով շարժվում է դեպի պատը, որտեղ այն արտացոլվում է։ Այս դեպքում արտացոլված ալիքն ունի դեպրեսիայի ձև, այսինքն՝ այն գտնվում է խողովակի միջին դիրքից ցածր, մինչդեռ սկզբնական հակահանգույցը վերևում էր։ Ինչո՞վ է պայմանավորված այս տարբերությունը։ Պատկերացրեք պատի մեջ ամրացված ռետինե խողովակի վերջը: Քանի որ այն ֆիքսված է, այն չի կարող շարժվել: Ներգնա իմպուլսի դեպի վեր ուղղված ուժը ձգտում է ստիպել նրան շարժվել դեպի վեր: Այնուամենայնիվ, քանի որ այն չի կարող շարժվել, պետք է լինի հավասար և հակառակ ներքև ուժ, որը բխի հենարանից և կիրառվի ռետինե խողովակի ծայրին, և, հետևաբար, արտացոլված զարկերակը հակահանգույց է: Արտացոլված և սկզբնական իմպուլսների փուլային տարբերությունը 180° է։

1. 7. Կանգնած ալիքներ

Երբ ռետինե խողովակը պահող ձեռքը շարժվում է վեր ու վար, և շարժման հաճախականությունը աստիճանաբար մեծանում է, հասնում է մի կետ, որտեղ ստացվում է մեկ հակահանգույց: Ձեռքի տատանումների հաճախականության հետագա աճը կհանգեցնի կրկնակի հակահանգույցի ձևավորմանը։ Եթե ​​չափեք ձեռքի շարժումների հաճախականությունը, ապա կտեսնեք, որ դրանց հաճախականությունը կրկնապատկվել է։ Քանի որ ձեռքն ավելի արագ շարժելը դժվար է, ավելի լավ է օգտագործել մեխանիկական վիբրատոր։

Առաջացած ալիքները կոչվում են կանգնած կամ անշարժ ալիքներ։ Նրանք ձևավորվում են, քանի որ արտացոլված ալիքը գտնվում է անկման ալիքի վրա:

Այս ուսումնասիրության մեջ կան երկու ալիքներ՝ միջադեպ և արտացոլված: Նրանք ունեն նույն հաճախականությունը, ամպլիտուդը և ալիքի երկարությունը, բայց տարածվում են հակառակ ուղղություններով։ Սրանք ճամփորդող ալիքներ են, բայց խանգարում են միմյանց և դրանով իսկ ստեղծում կանգուն ալիքներ: Սա ունի հետևյալ հետևանքները. ա) ալիքի երկարության յուրաքանչյուր կեսի բոլոր մասնիկները տատանվում են փուլով, այսինքն՝ բոլորը միաժամանակ շարժվում են նույն ուղղությամբ. բ) յուրաքանչյուր մասնիկ ունի ամպլիտուդ, որը տարբերվում է հաջորդ մասնիկի ամպլիտուդից. գ) մեկ կիսաալիքի մասնիկների տատանումների և հաջորդ կիսաալիքի մասնիկների տատանումների փուլային տարբերությունը 180° է։ Սա պարզապես նշանակում է, որ դրանք կա՛մ հնարավորինս շեղվում են հակառակ ուղղություններով, կա՛մ, եթե գտնվում են միջին դիրքում, սկսում են շարժվել հակառակ ուղղություններով։

Որոշ մասնիկներ չեն շարժվում (նրանք ունեն զրոյական ամպլիտուդ), քանի որ դրանց վրա ազդող ուժերը միշտ հավասար են և հակադիր։ Այս կետերը կոչվում են հանգուցային կետեր կամ հանգույցներ, և երկու հաջորդ հանգույցների միջև հեռավորությունը ալիքի երկարության կեսն է, այսինքն՝ 1 \ 2 λ։

Առավելագույն շարժումը տեղի է ունենում կետերում, և այդ կետերի ամպլիտուդը երկու անգամ գերազանցում է անկման ալիքի ամպլիտուդը: Այս կետերը կոչվում են հակահանգույցներ, և երկու հաջորդ հակահանգույցների միջև հեռավորությունը ալիքի երկարության կեսն է: Հանգույցի և հաջորդ հակահանգույցի միջև հեռավորությունը ալիքի երկարության մեկ չորրորդն է, այսինքն՝ 1\4λ:

Կանգնած ալիքը տարբերվում է ճամփորդող ալիքից: Շրջող ալիքում. ա) բոլոր մասնիկներն ունեն տատանման նույն ամպլիտուդը. բ) յուրաքանչյուր մասնիկը հաջորդի հետ փուլային չէ:

1. 8. Ռեզոնանսային խողովակ.

Ռեզոնանսային խողովակը նեղ խողովակ է, որի մեջ օդի սյունը թրթռում է: Օդային սյունակի երկարությունը փոխելու համար դիմեք տարբեր ճանապարհներ, ինչպիսին է խողովակի ջրի մակարդակի փոփոխությունը: Խողովակի փակ ծայրը հանգույց է, քանի որ դրա հետ շփվող օդը անշարժ է: Խողովակի բաց ծայրը միշտ հակահանգույց է, քանի որ տատանման ամպլիտուդան այստեղ առավելագույնն է: Կա մեկ հանգույց և մեկ հակահանգույց: Խողովակի երկարությունը կազմում է կանգնած ալիքի երկարության մոտավորապես մեկ քառորդը:

Ցույց տալու համար, որ օդային սյունակի երկարությունը հակադարձ համեմատական ​​է ալիքի հաճախականությանը, պետք է օգտագործվեն մի շարք թյունինգ պատառաքաղներ: Ավելի լավ է օգտագործել փոքր բարձրախոս, որը միացված է տրամաչափված գեներատորին աուդիո հաճախականություն, ֆիքսված հաճախականության թյունինգ պատառաքաղների փոխարեն։ Ջրով խողովակների փոխարեն օգտագործվում է մխոցով երկար խողովակ, քանի որ դա հեշտացնում է օդային սյուների երկարության ընտրությունը: Խողովակի վերջի մոտ տեղադրվում է ձայնի մշտական ​​աղբյուր, և օդային սյունակի ռեզոնանսային երկարությունները ստացվում են 300 Հց, 350 Հց, 400 Հց, 450 Հց, 500 Հց, 550 Հց և 600 Հց հաճախականությունների համար:

Երբ ջուրը լցվում է շշի մեջ, որոշակի տոն է ստացվում, քանի որ շշի օդը սկսում է թրթռալ: Այս տոնի բարձրությունը բարձրանում է, քանի որ շշի օդի ծավալը նվազում է: Յուրաքանչյուր շիշ ունի իր հատուկ հաճախականությունը, և երբ դուք փչում եք շշի բաց պարանոցի վրայով, կարող է նաև ձայն արտադրվել:

Պատերազմի սկզբում 1939-1945 թթ. Լուսարձակները կենտրոնացած էին օդանավերի վրա, որոնք օգտագործում էին ձայնային տիրույթում գործող սարքավորումներ: Որպեսզի չկենտրոնանան, որոշ անձնակազմեր դուրս են շպրտվել ինքնաթիռներից դատարկ շշերերբ նրանք հայտնվեցին ուշադրության կենտրոնում: Ընկնող շշերի բարձր ձայները ընկալվել են ստացողի կողմից, և լուսարձակները կորցրել են ուշադրությունը

1. 9. Փողային երաժշտական ​​գործիքներ.

Փողային գործիքների կողմից արտադրվող ձայները կախված են խողովակներում առաջացող կանգնած ալիքներից: Տոնը կախված է խողովակի երկարությունից և խողովակի օդային թրթռումների տեսակից:

Օրինակ՝ բաց օրգանի խողովակ։ Օդը փչում է խողովակի մեջ անցքի միջով և հարվածում սուր եզրին: Սա հանգեցնում է խողովակի օդի տատանումների: Քանի որ խողովակի երկու ծայրերը բաց են, յուրաքանչյուր ծայրում միշտ կա հակահանգույց: Թրթռումների ամենապարզ տեսակն այն է, երբ յուրաքանչյուր ծայրում կա հակահանգույց, իսկ մեկ հանգույցը գտնվում է մեջտեղում: Սրանք հիմնարար թրթռումներ են, և խողովակի երկարությունը մոտավորապես հավասար է ալիքի երկարության կեսին: Բարձրության հաճախականությունը =c/2l, որտեղ c-ն ձայնի արագությունն է, իսկ l-ը՝ խողովակի երկարությունը:

Փակված օրգան խողովակվերջում ունի խցան, այսինքն՝ խողովակի ծայրը փակ է։ Սա նշանակում է, որ այս վերջում միշտ կա հանգույց: Միանգամայն ակնհայտ է, որ՝ ա) հիմնարար հաճախականությունը փակ խողովակհիմնարար հաճախականության կեսն է բաց խողովակնույն երկարությունը; բ) փակ խողովակով կարող են ձևավորվել միայն կենտ երանգներ: Այսպիսով, բաց խողովակի տոնների տիրույթն ավելի մեծ է, քան փակինը:

Ֆիզիկական պայմանները փոխում են երաժշտական ​​գործիքների ձայնը. Ջերմաստիճանի բարձրացումն առաջացնում է օդում ձայնի արագության բարձրացում և հետևաբար հիմնական հաճախականության բարձրացում: Խողովակի երկարությունը նույնպես որոշակիորեն մեծանում է, ինչը հանգեցնում է հաճախականության նվազման: Երգեհոն նվագելիս, օրինակ, եկեղեցում, կատարողները խնդրում են միացնել ջեռուցումը, որպեսզի երգեհոնը հնչի իր նորմալ ջերմաստիճանում։ Լարային գործիքներն ունեն լարային լարվածության կարգավորիչներ: Ջերմաստիճանի բարձրացումը հանգեցնում է պարանի որոշակի ընդլայնման և լարվածության նվազմանը։

Գլուխ 2. Գործնական մաս

2. 1. Ձայնի արագության որոշման մեթոդ ռեզոնանսային խողովակի միջոցով:

Սարքը ներկայացված է նկարում: Ռեզոնանսային խողովակը երկար նեղ A խողովակ է, որը կապված է ռետինե խողովակի միջոցով B ջրամբարին: Երկու խողովակներն էլ պարունակում են ջուր։ Երբ B-ն բարձրանում է, A-ում օդային սյունակի երկարությունը նվազում է, իսկ երբ B-ն իջեցվում է, A-ում օդային սյունակի երկարությունը մեծանում է: Տեղադրեք տատանվող հարմարվողական պատառաքաղ A-ի վերևում, երբ A-ում օդային սյունակի երկարությունը գործնականում զրո է: Դուք ոչ մի ձայն չեք լսի: Երբ A-ում օդի սյունը մեծանում է երկարությամբ, դուք կլսեք, որ ձայնի ինտենսիվությունը մեծանում է, հասնում է առավելագույնի, իսկ հետո սկսում է մարել: Կրկնեք այս պրոցեդուրան՝ կարգավորելով B-ն այնպես, որ A-ում օդային սյունակի երկարությունը առավելագույն ձայն արտադրի: Այնուհետև չափեք օդային սյունակի երկարությունը l1:

Բարձր ձայնը լսվում է, քանի որ l1 երկարությամբ օդային սյունակի բնական հաճախականությունը հավասար է լարման պատառաքաղի բնական հաճախականությանը, և, հետևաբար, օդային սյունը տատանվում է դրա հետ համահունչ: Դուք գտել եք առաջին ռեզոնանսային դիրքը։ Փաստորեն, տատանվող օդի երկարությունը փոքր-ինչ ավելի մեծ է, քան օդի սյունը Ա-ում։

Եթե ​​դուք գցեք. Նույնիսկ ավելի ցածր, որպեսզի օդային սյունակի երկարությունը մեծանա, դուք կգտնեք մեկ այլ դիրք, որտեղ ձայնը հասնում է առավելագույն ուժ. Հստակ որոշեք այս դիրքը և չափեք օդային սյունակի երկարությունը l2: Սա երկրորդ ռեզոնանսային դիրքն է։ Ինչպես նախկինում, գագաթը գտնվում է խողովակի բաց ծայրում, իսկ հանգույցը՝ ջրի մակերեսին։ Դրան կարելի է հասնել միայն նկարում ներկայացված դեպքում, երբ խողովակի օդային սյունակի երկարությունը մոտավորապես 3/4 ալիքի երկարություն է (3/4 λ):

Երկու չափումները հանելով՝ ստացվում է.

3\4 λ - 1\4 λ = l2 - l1 , հետեւաբար, 1\2 λ = l2 - l1:

Այսպիսով, c = ν λ = ν 2 (l2 - l1), որտեղ ν-ը լարման պատառաքաղի հաճախականությունն է: Սա օդում ձայնի արագությունը որոշելու արագ և բավականին ճշգրիտ միջոց է:

2. 2. Փորձ և հաշվարկներ.

Ձայնային ալիքի արագությունը որոշելու համար օգտագործվել են հետևյալ գործիքներն ու սարքավորումները.

Եռոտանի ունիվերսալ;

Հաստ պատերով ապակե խողովակ, մի ծայրով կնքված, 1,2 մետր երկարությամբ;

Կարգավորող պատառաքաղ, որի հաճախականությունը 440 Հց է, «la» նշումը;

Մուրճ;

Ջրի շիշ;

Արշին.

Հետազոտության առաջընթաց.

1. Ես հավաքեցի եռոտանի, որի վրա ամրացրեցի օղակները թեւքի վրա։

2. Տեղադրել ապակե խողովակը եռոտանի մեջ:

3. Խողովակի մեջ ջուր լցնելով, իսկ կարգավորիչի վրա հուզիչ ձայնային ալիքներ՝ նա խողովակի մեջ ստեղծել է կանգնած ալիքներ։

4. Էմպիրիկորեն հասել է ջրի սյունակի այնպիսի բարձրության, որ ձայնային ալիքներն ուժեղացել են ապակե խողովակում, այնպես որ խողովակում նկատվել է ռեզոնանս:

5. Չափվել է ջրից զերծ խողովակի վերջի առաջին երկարությունը՝ l2 \u003d 58 սմ \u003d 0,58 մ

6. Խողովակին ավելացրել է ավելի շատ ջուր: (Կրկնել 3, 4, 5 քայլերը) - l1 = 19 սմ = 0,19 մ

7. Կատարված հաշվարկներ ըստ բանաձևի. c \u003d ν λ \u003d ν 2 (l2 - l1),

8. s \u003d 440 Հց * 2 (0,58 մ - 0,19 մ) \u003d 880 * 0,39 \u003d 343,2 մ / վ

Ուսումնասիրության արդյունքը ձայնի արագությունն է = 343,2 մ/վ:

2. 3. Գործնական մասի եզրակացություններ

Օգտագործելով ձեր ընտրած սարքավորումները, որոշեք օդում ձայնի արագությունը: Արդյունքը համեմատեցինք աղյուսակային արժեքի հետ՝ 330 մ/վ: Ստացված արժեքը մոտավորապես հավասար է աղյուսակին: Անհամապատասխանությունները եղել են չափումների սխալների պատճառով, երկրորդ պատճառը՝ աղյուսակային արժեքը տրվում է 00C ջերմաստիճանում, իսկ բնակարանում օդի ջերմաստիճանը = 240C։

Ուստի ձայնի արագության որոշման առաջարկվող մեթոդը ռեզոնանսային խողովակի միջոցով կարող է կիրառվել։

Եզրակացություն.

Ձայնի բնութագրերը հաշվարկելու և որոշելու ունակությունը շատ օգտակար է: Ինչպես հետևում է ուսումնասիրությունից՝ ձայնի բնութագրերը՝ բարձրություն, առատություն, հաճախականություն, ալիքի երկարություն. այս պահին. Մենք կրկին կանգնած ենք ձայնի մաթեմատիկական օրինաչափության հետ։ Բայց ձայնի արագությունը, թեև հնարավոր է հաշվարկել, բայց դա կախված է սենյակի ջերմաստիճանից և այն տարածությունից, որտեղ հնչում է ձայնը:

Այսպիսով, ուսումնասիրության նպատակը իրականացավ.

Հետազոտության վարկածը հաստատվեց, սակայն ապագայում անհրաժեշտ է հաշվի առնել չափման սխալները:

Դրա հիման վրա իրականացվել են ուսումնասիրության նպատակները.

Սովորել է տեսական հիմքայս հարցը;

Պարզվում են օրինաչափությունները.

Կատարվել են անհրաժեշտ չափումներ.

Կատարվում են ձայնի արագության հաշվարկներ;

Հաշվարկների արդյունքները համեմատվել են արդեն իսկ առկա աղյուսակային տվյալների հետ.

Տրվում է ստացված արդյունքների գնահատում։

Աշխատանքի արդյունքում՝ o Սովորել է ձայնի արագությունը որոշել ռեզոնանսային խողովակի միջոցով; o Խնդիր է առաջացել տարբեր արագությունհնչում է տարբեր ջերմաստիճան, ուստի մոտ ապագայում կփորձեմ հետաքննել այս հարցը։