แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

เสียงเกิดจากการสั่นสะเทือนทางกลในตัวกลางและลำตัวที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งความถี่อยู่ในช่วงตั้งแต่ 20 Hz ถึง 20 kHz และหูของมนุษย์สามารถรับรู้ได้

ดังนั้นการสั่นสะเทือนทางกลด้วยความถี่ที่ระบุจึงเรียกว่าเสียงและเสียง การสั่นสะเทือนทางกลที่ไม่ได้ยินซึ่งมีความถี่ต่ำกว่าช่วงเสียงเรียกว่าอินฟราโซนิก และการสั่นสะเทือนทางกลที่มีความถี่สูงกว่าช่วงเสียงจะเรียกว่าอัลตราโซนิก

หากมีการวางตัวที่มีเสียง เช่น กระดิ่งไฟฟ้า ไว้ใต้กระดิ่งของปั๊มลม เมื่ออากาศถูกสูบออก เสียงจะอ่อนลงและอ่อนลง และสุดท้ายก็จะหยุดโดยสมบูรณ์ การส่งแรงสั่นสะเทือนจากตัวส่งเสียงจะดำเนินการผ่านอากาศ สังเกตว่าในระหว่างการสั่น ตัวที่ส่งเสียงระหว่างการสั่นสะเทือนจะบีบอัดอากาศที่อยู่ติดกับพื้นผิวของร่างกายสลับกัน จากนั้นจะสร้างการหายากในชั้นนี้ ดังนั้นการแพร่กระจายของเสียงในอากาศจึงเริ่มต้นด้วยความผันผวนของความหนาแน่นของอากาศที่พื้นผิวของตัวสั่น

โทนดนตรี ความดังและระดับเสียง

เสียงที่เราได้ยินเมื่อแหล่งกำเนิดทำให้เกิดการสั่นแบบฮาร์โมนิกเรียกว่าเสียงดนตรีหรือเรียกสั้น ๆ ว่าโทนเสียง

ในโทนเสียงดนตรีใด ๆ เราสามารถแยกแยะคุณสมบัติสองอย่างด้วยหู: ความดังและระดับเสียง

การสังเกตที่ง่ายที่สุดทำให้เราเชื่อว่าน้ำเสียงของระดับเสียงที่กำหนดนั้นถูกกำหนดโดยแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน เสียงของส้อมเสียงหลังจากกระแทกมันค่อยๆ ลดลง สิ่งนี้เกิดขึ้นพร้อมกับการหน่วงของการแกว่ง กล่าวคือ ด้วยแอมพลิจูดที่ลดลง ตีส้อมเสียงให้หนักขึ้นเช่น โดยให้แรงสั่นสะเทือนในแอมพลิจูดมาก เราจะได้ยินเสียงที่ดังกว่าเสียงกระทบที่เบา สามารถสังเกตได้เช่นเดียวกันกับสตริงและโดยทั่วไปด้วยแหล่งกำเนิดเสียงใด ๆ

หากเราใช้ส้อมเสียงที่มีขนาดต่างกันหลายๆ อัน การจัดเรียงด้วยหูก็ไม่ยาก เพื่อเพิ่มระดับเสียง ดังนั้นพวกเขาจะอยู่ในขนาด: ส้อมเสียงที่ใหญ่ที่สุดให้เสียงที่ต่ำที่สุด, เล็กที่สุด - เสียงสูงสุด ดังนั้นสนามจะถูกกำหนดโดยความถี่ของการแกว่ง ยิ่งความถี่สูง และระยะเวลาของการสั่นยิ่งสั้นลงเท่าใด ระดับเสียงที่เราได้ยินก็จะยิ่งสูงขึ้น

เสียงสะท้อน

ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์สามารถสังเกตได้จากการสั่นสะเทือนทางกลในทุกความถี่ โดยเฉพาะการสั่นสะเทือนของเสียง

เราใส่ส้อมเสียงที่เหมือนกันสองอันไว้ข้างกันโดยหมุนรูของกล่องที่ติดตั้งเข้าหากัน กล่องมีความจำเป็นเพราะจะขยายเสียงของส้อมเสียง นี่เป็นเพราะเสียงสะท้อนระหว่างส้อมเสียงกับเสาอากาศที่อยู่ในกล่อง ดังนั้นกล่องจึงเรียกว่าเรโซเนเตอร์หรือกล่องเรโซแนนซ์

ลองตีส้อมเสียงอันใดอันหนึ่งแล้วปิดด้วยนิ้วของเรา เราจะได้ยินเสียงของส้อมเสียงที่สอง

ลองใช้ส้อมเสียงสองแบบที่แตกต่างกัน นั่นคือ ด้วยโหมโรงต่างๆ แล้วทำการทดลองซ้ำ ตอนนี้ส้อมเสียงแต่ละอันจะไม่ตอบสนองต่อเสียงของส้อมเสียงอื่นอีกต่อไป

อธิบายผลลัพธ์นี้ได้ไม่ยาก การสั่นสะเทือนของส้อมเสียงอันหนึ่งกระทำในอากาศโดยใช้แรงบางอย่างบนส้อมปรับเสียงอันที่สอง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนแบบบังคับ เนื่องจากส้อมเสียง 1 ทำการสั่นแบบฮาร์มอนิก แรงที่กระทำต่อส้อมปรับเสียง 2 จะเปลี่ยนไปตามกฎของการสั่นของฮาร์มอนิกด้วยความถี่ของส้อมปรับเสียง 1 หากความถี่ของแรงต่างกัน การสั่นแบบบังคับจะอ่อนมาก ที่เราจะไม่ได้ยินพวกเขา

เสียงรบกวน

เราได้ยินเสียงดนตรี (โน้ต) เมื่อการแกว่งเป็นระยะ ตัวอย่างเช่น เสียงประเภทนี้สร้างโดยสายเปียโน หากคุณกดปุ่มหลายปุ่มพร้อมกันนั่นคือ ทำให้เสียงโน้ตหลาย ๆ เสียงจากนั้นความรู้สึกของเสียงดนตรีจะยังคงอยู่ แต่ความแตกต่างระหว่างเสียงพยัญชนะ (น่าฟัง) กับเสียงที่ไม่พึงประสงค์ (ไม่พึงประสงค์) จะออกมาอย่างชัดเจน ปรากฎว่าบันทึกที่มีช่วงเวลาในอัตราส่วนของจำนวนน้อยสอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น จะได้ความสอดคล้องกันเมื่ออัตราส่วนของช่วงเวลาคือ 2:3 (ห้า) ที่ 3:4 (ควอนตัม) 4:5 (อันดับสามหลัก) เป็นต้น หากช่วงเวลามีความเกี่ยวข้องกันเช่น ตัวเลขใหญ่ตัวอย่างเช่น 19:23 จากนั้นคุณจะได้รับความไม่ลงรอยกัน - เสียงดนตรี แต่ไม่น่าพอใจ เราจะไปไกลยิ่งขึ้นจากช่วงการสั่นสะเทือนหากเรากดปุ่มหลายปุ่มพร้อมกัน เสียงจะดัง

เสียงรบกวนมีลักษณะเป็นสัญญาณที่ไม่เป็นช่วงที่รุนแรงของรูปแบบการสั่น: ไม่ว่าจะเป็นการสั่นที่ยาวนาน แต่มีรูปร่างที่ซับซ้อนมาก (เสียงฟ่อ เสียงเอี๊ยด) หรือการปล่อยเสียงส่วนบุคคล (การคลิก การเคาะ) จากมุมมองนี้ เสียงที่เปล่งออกมาโดยพยัญชนะ (เสียงฟ่อ ริมฝีปาก ฯลฯ) ควรนำมาประกอบกับเสียง

ในทุกกรณี การสั่นของสัญญาณรบกวนประกอบด้วยการสั่นของฮาร์มอนิกจำนวนมากที่มีความถี่ต่างกัน

ดังนั้นสเปกตรัมของการสั่นฮาร์มอนิกจึงประกอบด้วยความถี่เดียว สำหรับการแกว่งตามคาบ สเปกตรัมประกอบด้วยชุดของความถี่ - พื้นฐานและทวีคูณของมัน ด้วยพยัญชนะ เรามีสเปกตรัมที่ประกอบด้วยชุดความถี่ดังกล่าวหลายชุด โดยชุดหลักที่เกี่ยวข้องกันเป็นจำนวนเต็มขนาดเล็ก ในความสามัคคีที่ไม่ลงรอยกัน ความถี่พื้นฐานจะไม่อยู่ในความสัมพันธ์ที่เรียบง่ายอีกต่อไป ยิ่งความถี่ในสเปกตรัมต่างกันมากเท่าไร เราก็ยิ่งเข้าใกล้สัญญาณรบกวนมากขึ้นเท่านั้น เสียงทั่วไปมีสเปกตรัมซึ่งมีความถี่สูงมาก

ด้วยความช่วยเหลือของบทเรียนวิดีโอนี้ คุณสามารถเรียนรู้หัวข้อ "แหล่งที่มาของเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง. พิตช์ โทน วอลลุ่ม ในบทเรียนนี้ คุณจะได้เรียนรู้ว่าเสียงคืออะไร เราจะพิจารณาช่วงของการสั่นสะเทือนของเสียงที่มนุษย์ได้ยินด้วย ให้เราพิจารณาว่าอะไรคือแหล่งกำเนิดเสียงและเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดขึ้น เราจะศึกษาลักษณะของเสียงด้วย เช่น ระดับเสียง เสียงต่ำ และความดัง

หัวข้อของบทเรียนนี้เน้นไปที่แหล่งกำเนิดเสียงการสั่นสะเทือนของเสียง เราจะพูดถึงลักษณะของเสียง - ระดับเสียง ระดับเสียง และเสียงต่ำ ก่อนพูดถึงเสียง เกี่ยวกับคลื่นเสียง จำไว้ว่าคลื่นกลแพร่กระจายในตัวกลางยืดหยุ่น ส่วนหนึ่งของแนวยาว คลื่นกลซึ่งอวัยวะการได้ยินของมนุษย์รับรู้ เรียกว่า เสียง คลื่นเสียง เสียงเป็นคลื่นกลที่อวัยวะการได้ยินของมนุษย์รับรู้ซึ่งทำให้เกิดความรู้สึกเสียง .

การทดลองแสดงให้เห็นว่าหูของมนุษย์ อวัยวะการได้ยินของมนุษย์รับรู้การสั่นสะเทือนด้วยความถี่ตั้งแต่ 16 Hz ถึง 20,000 Hz เป็นช่วงที่เราเรียกว่าช่วงเสียงนี้ แน่นอนว่ายังมีคลื่นที่มีความถี่น้อยกว่า 16 Hz (อินฟราซาวน์) และมากกว่า 20,000 Hz (อัลตราซาวนด์) แต่ช่วงนี้ หูของมนุษย์ไม่รับรู้ส่วนเหล่านี้

ข้าว. 1. ช่วงการได้ยินของหูมนุษย์

ดังที่เราได้กล่าวไปแล้วว่าอวัยวะที่ได้ยินของมนุษย์ไม่รับรู้ถึงบริเวณของอินฟราซาวด์และอัลตราซาวนด์ แม้ว่าจะสามารถรับรู้ได้เช่นโดยสัตว์บางชนิดแมลง

อะไร ? แหล่งกำเนิดเสียงอาจเป็นวัตถุใดก็ได้ที่สั่นด้วยความถี่เสียง (ตั้งแต่ 16 ถึง 20,000 Hz)

ข้าว. 2. ไม้บรรทัดแบบสั่นที่หนีบด้วยคีมจับสามารถเป็นแหล่งกำเนิดเสียงได้

ให้เราเปิดประสบการณ์และดูว่าคลื่นเสียงเกิดขึ้นได้อย่างไร ในการทำเช่นนี้เราจำเป็นต้องมีไม้บรรทัดโลหะซึ่งเรายึดด้วยคีมจับ ตอนนี้ เมื่อกระทำการกับไม้บรรทัด เราสามารถสังเกตการสั่นไหว แต่เราไม่ได้ยินเสียงใดๆ และถึงกระนั้น คลื่นกลก็ถูกสร้างขึ้นรอบๆ ไม้บรรทัด โปรดทราบว่าเมื่อไม้บรรทัดเลื่อนไปด้านใดด้านหนึ่ง ผนึกอากาศจะเกิดขึ้นที่นี่ อีกด้านมีตราประทับด้วย ระหว่างซีลเหล่านี้จะเกิดสุญญากาศขึ้น คลื่นตามยาว - เป็นคลื่นเสียงประกอบด้วยผนึกและอากาศถ่ายเท. ความถี่การสั่นสะเทือนของไม้บรรทัดในกรณีนี้น้อยกว่าความถี่เสียง ดังนั้นเราจึงไม่ได้ยินเสียงคลื่นนี้ เสียงนี้ จากประสบการณ์ที่เราเพิ่งสังเกตเห็น เมื่อปลายศตวรรษที่ 18 เครื่องดนตรีที่เรียกว่าส้อมเสียงได้ถูกสร้างขึ้น

ข้าว. 3. การขยายพันธุ์ของคลื่นเสียงตามยาวจากส้อมเสียง

ดังที่เราได้เห็นแล้ว เสียงปรากฏขึ้นจากการสั่นของร่างกายด้วยความถี่เสียง การแพร่กระจาย คลื่นเสียงในทุกทิศทาง ต้องมีสื่อกลางระหว่างเครื่องช่วยฟังของมนุษย์กับแหล่งกำเนิดคลื่นเสียง สื่อนี้สามารถเป็นก๊าซ ของเหลว ของแข็ง แต่ต้องเป็นอนุภาคที่สามารถส่งการสั่นสะเทือนได้ กระบวนการส่งคลื่นเสียงจะต้องเกิดขึ้น ณ ที่ที่มีสสาร ถ้าไม่มีสาระ เราจะไม่ได้ยินเสียงใดๆ

สำหรับเสียงที่มีอยู่:

1. แหล่งกำเนิดเสียง

2. วันพุธ

3. เครื่องช่วยฟัง

4. ความถี่ 16-20000Hz

5. ความเข้ม

ต่อไปเราจะมาพูดถึงลักษณะของเสียงกัน ที่แรกก็คือสนาม ระดับเสียง -ลักษณะที่กำหนดโดยความถี่ของการแกว่ง. ยิ่งความถี่ของร่างกายทำให้เกิดการสั่นสะเทือนมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น หันกลับมาที่ไม้บรรทัดอีกครั้งโดยยึดด้วยคีมจับ ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว เราเห็นการสั่นสะเทือน แต่ไม่ได้ยินเสียง ถ้าตอนนี้ความยาวของไม้บรรทัดถูกทำให้เล็กลง เราจะได้ยินเสียงนั้น แต่จะมองเห็นการสั่นสะเทือนได้ยากขึ้นมาก ดูเส้น. หากเราดำเนินการตอนนี้ เราจะไม่ได้ยินเสียงใดๆ แต่เราสังเกตการสั่นสะเทือน ถ้าเราย่อไม้บรรทัดให้สั้นลง เราจะได้ยินเสียงของระดับเสียงหนึ่ง เราสามารถทำให้ความยาวของไม้บรรทัดสั้นลงได้ แล้วเราจะได้ยินเสียงของระดับเสียงที่สูงขึ้นไปอีก (ความถี่) เราสามารถสังเกตสิ่งเดียวกันด้วยส้อมเสียง หากเราใช้ส้อมปรับเสียงขนาดใหญ่ (เรียกอีกอย่างว่าส้อมปรับเสียงสาธิต) แล้วกระแทกที่ขาของส้อมปรับเสียง เราจะสังเกตการสั่นได้ แต่เราจะไม่ได้ยินเสียง หากเราใช้ส้อมเสียงอีกอัน เมื่อกระแทกเข้าไป เราจะได้ยินเสียงบางอย่าง และตะเกียบถัดมา ส้อมจูนของจริงที่ใช้จูน เครื่องดนตรี. มันสร้างเสียงที่สอดคล้องกับโน้ต la หรืออย่างที่พวกเขาพูด 440 Hz

ฟีเจอร์ถัดไป- เสียงทุ้ม Timbreเรียกว่าสีเสียง. ลักษณะนี้จะแสดงให้เห็นได้อย่างไร? Timbre คือความแตกต่างระหว่างเสียงที่เหมือนกันสองเสียงที่เล่นโดยเครื่องดนตรีต่างๆ ทุกท่านคงทราบดีว่าเรามีบันทึกเพียงเจ็ดฉบับเท่านั้น หากเราได้ยินโน้ต A ตัวเดียวกัน ที่ถ่ายบนไวโอลินและเปียโน เราจะแยกแยะพวกมันออก เราสามารถบอกได้ทันทีว่าเครื่องดนตรีชนิดใดที่สร้างเสียงนี้ มันคือคุณลักษณะนี้ - สีของเสียง - ที่บ่งบอกลักษณะของเสียงต่ำ ต้องบอกว่าเสียงต่ำขึ้นอยู่กับการสั่นสะเทือนของเสียงนอกเหนือจากโทนเสียงพื้นฐาน ความจริงก็คือการสั่นสะเทือนของเสียงโดยพลการนั้นค่อนข้างซับซ้อน ประกอบด้วยชุดของการสั่นสะเทือนส่วนบุคคล พวกเขาพูดว่า สเปกตรัมการสั่นสะเทือน. เป็นการทำซ้ำของการสั่นสะเทือนเพิ่มเติม (หวือหวา) ที่บ่งบอกถึงความงามของเสียงของเสียงหรือเครื่องดนตรีเฉพาะ Timbreเป็นหนึ่งในการแสดงเสียงที่สำคัญและโดดเด่น

คุณสมบัติอื่นคือปริมาณ ความดังของเสียงขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน. ลองมาดูและตรวจสอบให้แน่ใจว่าความดังสัมพันธ์กับแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือน ลองใช้ส้อมเสียงกัน ลองทำสิ่งต่อไปนี้: หากคุณกดส้อมเสียงเล็กน้อย แอมพลิจูดการสั่นจะเล็กและเสียงจะเงียบ ถ้าตอนนี้ส้อมเสียงตีแรงขึ้น แสดงว่าเสียงนั้นดังขึ้นมาก นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าแอมพลิจูดของการแกว่งจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก การรับรู้เสียงเป็นเรื่องส่วนตัว ขึ้นอยู่กับว่าเครื่องช่วยฟังเป็นอย่างไร ความผาสุกของบุคคลเป็นอย่างไร

รายการวรรณกรรมเพิ่มเติม:

คุณคุ้นเคยกับเสียงหรือไม่? //ควอนตัม - 1992. - ลำดับที่ 8 - C. 40-41. กิโคอิน เอ.เค. เกี่ยวกับเสียงดนตรีและแหล่งที่มา // Kvant - 2528. - ลำดับที่ 9 - ส. 26-28. หนังสือเรียนฟิสิกส์เบื้องต้น. เอ็ด จีเอส ลันด์สเบิร์ก ต. 3. - ม., 2517.

บทเรียนบูรณาการของฟิสิกส์ ดนตรี และวิทยาการคอมพิวเตอร์

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เพื่อแนะนำนักเรียนเกี่ยวกับแนวคิดของ "เสียง" ลักษณะของเสียง สอนแยกเสียงตามความดัง เสียงต่ำ แสดงว่าลักษณะเหล่านี้สัมพันธ์กับความถี่และแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนอย่างไร แสดงความเชื่อมโยงระหว่างฟิสิกส์และดนตรี

เป้า

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

เกรด 9 บทที่ 36

แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง การแก้ปัญหา.

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: เพื่อแนะนำนักเรียนเกี่ยวกับแนวคิดของ "เสียง" ลักษณะของเสียง สอนให้แยกแยะเสียงด้วยความดัง, น้ำเสียง, เสียงต่ำ; แสดงว่าลักษณะเหล่านี้สัมพันธ์กับความถี่และแอมพลิจูดของการแกว่งอย่างไร แสดงความเชื่อมโยงระหว่างฟิสิกส์และดนตรี

ระหว่างเรียน.

1. เวลาจัด.
2. อัพเดทความรู้.

สไลด์ 1

• สำรวจหน้าผาก

1. คลื่นกลคืออะไร?

2. คลื่นกลสองประเภทคืออะไร?

3. คาบ ความถี่ ความยาวคลื่น ความเร็วคลื่น คืออะไร? มีความสัมพันธ์อะไรระหว่างพวกเขา?

• งานอิสระ.

3. การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

ครู. ในบทเรียนที่แล้ว เราเริ่มศึกษาคลื่นกลเพื่อทำความรู้จักกับ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า. แม้ว่าพวกมันจะมีชื่อต่างกัน แต่มีลักษณะทางกายภาพต่างกัน แต่ก็มีการอธิบายด้วยพารามิเตอร์และสมการเดียวกัน วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับคลื่นกลประเภทอื่น คุณจะเขียนชื่อพวกเขาหลังจากที่คุณตัดสินใจ งานตรรกะ(วิธีการแก้ปัญหาดังกล่าวเรียกว่า "ระดมสมอง")

ชาวอังกฤษมีเทพนิยาย: “มารจับนักเดินทางสามคนและตกลงที่จะปล่อยพวกเขาไปหากพวกเขาให้งานที่เป็นไปไม่ได้แก่เขา คนหนึ่งขอให้ต้นไม้ที่กำลังเติบโตเป็นสีทอง อีกคนหนึ่งขอให้แม่น้ำไหลกลับ ประณามตลกเขาจัดการกับสิ่งนี้และเอาจิตวิญญาณของนักเดินทางทั้งสอง เหลือผู้เดินทางคนที่สามแล้ว...” พวกคุณเอาตัวเองมาแทนที่นักเดินทางคนนี้และเสนองานที่เป็นไปไม่ได้ให้กับมาร (มีเวอร์ชันต่างๆ ให้เลือก) “... และคนที่สามก็ผิวปากแล้วพูดว่า: “เย็บปุ่มนี้!” - และมารก็อับอาย

นกหวีดคืออะไร?

นักเรียน. เสียง.

สไลด์ 2 (หัวข้อของบทเรียน)

สไลด์ 3

โลกแห่งเสียงมีความหลากหลายมาก
รวย สวย หลากหลาย
แต่เราทุกคนต่างทรมานกับคำถาม

เสียงมาจากไหน?
ที่หูของเรามีความยินดีทุกที่?
ถึงเวลาต้องคิดอย่างจริงจัง

1. ลักษณะของเสียง เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของเสียง

ครู. เราอาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียงที่ช่วยให้เราได้รับข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นรอบตัว

พวกเขาพยายามกระซิบแผ่นโปสเตอร์
พยายามจะกรีดร้องหลังคาเหล็ก
และน้ำพยายามที่จะร้องเพลงในท่อ
ดังนั้นสายไฟหมู่อย่างไม่มีอำนาจ ...

K.Ya.Vanshenkin.

เสียงคืออะไร? คุณจะได้รับมันได้อย่างไร ฟิสิกส์ตอบคำถามเหล่านี้ทั้งหมด

สไลด์ 4

อะคูสติกคืออะไร

อะคูสติกเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเสียง คุณสมบัติของเสียง และปรากฏการณ์ทางเสียง

คลื่นเสียงนำพาพลังงานที่มนุษย์สามารถใช้ได้เช่นเดียวกับพลังงานประเภทอื่นๆ แต่สิ่งสำคัญคือความหมายที่หลากหลายของคำพูดและดนตรี ตั้งแต่สมัยโบราณ เสียงได้ให้บริการผู้คนเป็นเครื่องมือในการสื่อสารและสื่อสารซึ่งกันและกัน เป็นการรู้จักโลกและการเรียนรู้ความลับของธรรมชาติ เสียงเป็นเพื่อนที่คงที่ของเรา พวกเขากระทำต่อบุคคลในรูปแบบต่างๆ: พวกเขาพอใจและรำคาญ, สงบและให้กำลัง, กอดรัดหูและทำให้ตกใจกับสิ่งที่ไม่คาดคิด (การบันทึก "Rostov chimes" เปิดอยู่)

เสียงระฆังที่มีชื่อเสียงของหอระฆังสี่โค้งซึ่งสร้างขึ้นในปี 1682–1687 ดังขึ้น ในเมืองรอสตอฟมหาราช เมืองแห่งความรุ่งโรจน์ในอดีต เสียงระฆังของ Rostov ดำเนินการโดยคนตีระฆังห้าคนและภาษาของระฆังที่ใหญ่ที่สุด "Sysoya" นั้นสั่นคลอนโดยคนสองคน ระฆังสิบสามตัวเรียงกันเป็นแถว เสียงกริ่งดังขึ้นเพื่อให้พวกเขาสามารถเห็นกันและตกลงกันอย่างมีชั้นเชิง

ตั้งแต่สมัยโบราณ กริ่งไปพร้อมกับชีวิตของผู้คน Veliky Novgorod, Pskov, Moscow มีชื่อเสียงในด้านเสียงระฆังมานานแล้ว แต่ไม่มี "วงออเคสตรา" เช่นใน Rostov สาเหตุของเสียงคืออะไร?

สไลด์ 5

สาเหตุของเสียง? - การสั่นสะเทือน (แรงสั่นสะเทือน) ของร่างกาย แม้ว่าการสั่นสะเทือนเหล่านี้มักจะมองไม่เห็นด้วยตาของเรา

แหล่งกำเนิดเสียง - ร่างกายสั่น

อย่างไรก็ตาม ตัวสั่นไม่ใช่แหล่งกำเนิดเสียงทั้งหมด มาทำให้แน่ใจในเรื่องนี้กันเถอะ

ประสบการณ์ 1 "วันแห่งการไม่เชื่อฟัง".

“คุณทำไม่ได้! อย่ากดไลค์! ตอนนี้ทำลายไม้บรรทัด - คุณจะวัดส่วนในวิชาคณิตศาสตร์อย่างไร? บ่อยแค่ไหนที่เราได้ยินเรื่องนี้ในโรงเรียน! แต่ตอนนี้เราจะมีวันแห่งการไม่เชื่อฟัง ในการทดลองนี้ ไม่เพียงแต่ได้รับอนุญาตเท่านั้น คุณต้องคลิกไม้บรรทัดที่ขอบโต๊ะ ท้ายที่สุดนี่คือฟิสิกส์ด้วย!

วัสดุ: ไม้บรรทัด, โต๊ะ.

การจัดลำดับ

วางไม้บรรทัดบนโต๊ะโดยให้ครึ่งหนึ่งแขวนไว้เหนือขอบโต๊ะ ใช้มือกดปลายที่วางบนโต๊ะให้แน่นแล้วยึดเข้าที่ ใช้มืออีกข้างยกปลายไม้บรรทัดที่ว่าง (อย่าแข็งมากเพื่อไม่ให้หัก) แล้วปล่อย ฟังเสียงฮัมที่เกิดขึ้น

ตอนนี้เลื่อนไม้บรรทัดไปข้างหน้าเล็กน้อยเพื่อลดความยาวของส่วนที่ยื่นออกมา งอและปล่อยไม้บรรทัดอีกครั้ง มันทำเสียงอะไร? เหมือนครั้งที่แล้วรึเปล่า?

คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์

อย่างที่คุณอาจเดาได้แล้วว่าเสียงหึ่งเกิดจากการสั่นสะเทือนของส่วนไม้บรรทัดที่แขวนอยู่เหนือขอบโต๊ะ ส่วนที่กดกับโต๊ะไม่สามารถสั่นได้ ดังนั้นจึงไม่มีเสียงเลย ยิ่งปลายสั่นของไม้บรรทัดสั้นเท่าใด เสียงที่ได้ก็จะยิ่งสูงขึ้นยิ่งนานเสียงยิ่งต่ำ

สไลด์ 6

เสียงคือ คลื่นยืดหยุ่นทางกล, แพร่กระจายในก๊าซ ของเหลว ของแข็ง

คลื่นที่กระตุ้นความรู้สึกของเสียงด้วยความถี่ตั้งแต่ 16 Hz ถึง 20,000 Hz

เรียกว่าคลื่นเสียง (ส่วนใหญ่เป็นแนวยาว)

สไลด์ 7

การขยายพันธุ์ของเสียงสามารถเทียบได้กับการขยายพันธุ์ของคลื่นในน้ำ มีเพียงบทบาทของหินที่โยนลงไปในน้ำเท่านั้นที่เล่นโดยตัวสั่น และแทนที่จะเป็นพื้นผิวน้ำ คลื่นเสียงแพร่กระจายไปในอากาศ การสั่นของกิ่งก้านของส้อมเสียงแต่ละครั้งทำให้เกิดการควบแน่นหนึ่งจุดและการหายากหนึ่งจุดในอากาศ การสลับของความเข้มข้นและการปลดปล่อยดังกล่าวเป็นคลื่นเสียง

สไลด์ 8

ที่จะได้ยินเสียงจำเป็น:

1. แหล่งกำเนิดเสียง

2. สื่อยืดหยุ่นระหว่างมันกับหู

3. ช่วงความถี่การสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียง - ระหว่าง 16 Hz ถึง 20 kHz

4. พลังคลื่นเสียงที่เพียงพอต่อการรับรู้ทางหู

สไลด์ 9

แหล่งกำเนิดเสียงมีสองประเภท: ประดิษฐ์และเป็นธรรมชาติ พบได้ในปริศนา:

สไลด์ 10 - 12

1. บินผ่านหู

เขาพึมพำกับฉันว่า "ฉันไม่ใช่แมลงวัน"

จมูกยาว

ใครจะฆ่ามัน

เขาจะหลั่งเลือดของเขา

(ยุง).

3. นกขับขานน้อยในป่า

ชีวิต,

ทำความสะอาดขน

(นก).

4. เดินไปมา

ไม่เคยเหนื่อย

ถึงทุกคนที่มา

เธอให้มือ

(ประตู).

5. สองพี่น้อง

พวกเขาเคาะที่ก้นด้านหนึ่ง

แต่ไม่ใช่แค่เอาชนะ-

พวกเขาร้องเพลงด้วยกัน

(กลอง).

6. เลี้ยงวัวบนทุ่งหญ้า

ปฏิคมไป

แขวนระฆังเล็กน้อย

มันคืออะไร? เดา!

(กระดิ่ง).

6. บนสามเหลี่ยมไม้

ดึงสามสาย

หยิบขึ้นมาเล่น

ขาเริ่มเต้นด้วยตัวเอง

(บาลาไลกา).

8. อุปกรณ์มีขนาดเล็ก

แต่ช่างน่าอัศจรรย์เช่นนี้

ถ้าเพื่อนฉันอยู่ไกล

มันง่ายสำหรับฉันที่จะพูดคุยกับเขา

(โทรศัพท์).

เสียงดนตรีผลิตโดยเครื่องดนตรีต่างๆ แหล่งที่มาของเสียงต่างกันดังนั้นเครื่องดนตรีจึงแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

สไลด์ 13-16

• เครื่องเพอร์คัชชัน - แทมบูรีน กลอง ไซโลโฟน ฯลฯ (ในที่นี้ วัสดุที่ยืด แผ่นโลหะ ฯลฯ แกว่งไปมาจากการกระแทกของไม้หรือมือ)
• เครื่องมือลม - ขลุ่ย แตรและประโคม คลาริเน็ต แตร ท่อ (ความผันผวนของคอลัมน์อากาศภายในเครื่องดนตรี
• เครื่องสาย - ไวโอลิน กีตาร์ ฯลฯ.
• คีย์บอร์ด - เปียโน ฮาร์ปซิคอร์ด (การสั่นของสายเกิดจากการตีด้วยค้อน));

ดังนั้น ตามผลกระทบที่เกิดขึ้นกับเรา เสียงทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: เสียงดนตรีและเสียง พวกเขาแตกต่างกันอย่างไร?

เป็นการยากที่จะแยกแยะระหว่างดนตรีกับเสียงรบกวน เนื่องจากสิ่งที่ดูเหมือนดนตรีของคนหนึ่งอาจเป็นแค่เสียงของอีกคนหนึ่ง บางคนถือว่าอุปรากรนั้นไม่มีดนตรีโดยสมบูรณ์ ในขณะที่บางเรื่องกลับมองเห็นขีดจำกัดของความสมบูรณ์แบบในดนตรี เสียงร้องของม้าหรือเสียงเอี๊ยดของเกวียนที่บรรทุกไม้ซุงอาจเป็นเสียงสำหรับคนส่วนใหญ่ แต่เสียงเพลงของคนตัดไม้ สำหรับพ่อแม่ผู้เป็นที่รัก เสียงร้องของทารกแรกเกิดอาจดูเหมือนเป็นเสียงเพลง สำหรับคนอื่นๆ เสียงดังกล่าวเป็นเพียงเสียงรบกวน

อย่างไรก็ตาม คนส่วนใหญ่เห็นด้วยว่าเสียงที่มาจากเครื่องสั่น เครื่องกก ส้อมเสียง และสายเสียงที่สั่นของนักร้องเป็นเสียงดนตรี แต่ถ้าเป็นเช่นนั้น อะไรคือสิ่งสำคัญในการกระตุ้นเสียงดนตรีหรือน้ำเสียง?

ประสบการณ์ของเราแสดงให้เห็นว่าเสียงดนตรีที่สั่นสะเทือนเกิดขึ้นเป็นระยะ ๆ เป็นสิ่งสำคัญสำหรับเสียงดนตรี การสั่นของส้อมเสียง สตริง ฯลฯ มีลักษณะเช่นนี้ การสั่นสะเทือนของรถไฟ เกวียนที่มีท่อนซุง ฯลฯ เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ไม่ปกติ ไม่ปกติ และเสียงที่เปล่งออกมานั้นเป็นเพียงเสียงรบกวนเท่านั้น เสียงรบกวนแตกต่างจากเสียงดนตรีตรงที่ไม่สอดคล้องกับความถี่ของการสั่นสะเทือนใด ๆ และดังนั้นจึงเป็นระดับเสียงเฉพาะ เสียงรบกวนประกอบด้วยการสั่นสะเทือนของความถี่ต่างๆ ด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมและการขนส่งความเร็วสูงที่ทันสมัย ​​ปัญหาใหม่ได้เกิดขึ้น - การต่อสู้กับเสียงรบกวน มีแม้กระทั่งแนวคิดใหม่เกี่ยวกับ "มลพิษทางเสียง" ของสิ่งแวดล้อม

สไลด์17 R. Rozhdestvensky ให้ภาพที่แม่นยำและกว้างขวางของความเป็นจริงในปัจจุบัน:

สนามบิน,

ท่าเรือและชานชาลา

ป่าไม่มีนก ผืนดินไม่มีน้ำ...

น้อยลง - ธรรมชาติโดยรอบ

สิ่งแวดล้อมมากขึ้นเรื่อยๆ

เสียงรบกวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่มีความรุนแรงสูง ไม่เพียงแต่สร้างความรำคาญและเหนื่อยเท่านั้น แต่ยังส่งผลเสียต่อสุขภาพอย่างร้ายแรงอีกด้วย

สิ่งที่อันตรายที่สุดคือการได้รับเสียงดังเป็นเวลานานในการได้ยินของบุคคล ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียการได้ยินบางส่วนหรือทั้งหมด สถิติทางการแพทย์แสดงให้เห็นว่าในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการสูญเสียการได้ยินเป็นผู้นำในโครงสร้างของโรคจากการทำงานและมีแนวโน้มว่าจะไม่ลดลง

ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบคุณสมบัติของการรับรู้เสียงของมนุษย์ ระดับเสียงที่ยอมรับได้จากมุมมองของการรับรองสุขภาพ ประสิทธิภาพสูงและความสะดวกสบาย ตลอดจนวิธีการและวิธีการควบคุมเสียงรบกวน

ผลกระทบด้านลบของเสียงต่อมนุษย์และการป้องกันจากมัน

ผลกระทบที่เป็นอันตรายของเสียงต่อร่างกายมนุษย์

สไลด์ 18

การแสดงออกของผลกระทบที่เป็นอันตรายของเสียงในร่างกายมนุษย์นั้นมีความหลากหลายมาก

การสัมผัสเสียงดังเป็นเวลานาน(มากกว่า 80 dB) ต่อการได้ยินของบุคคลทำให้เกิดการสูญเสียบางส่วนหรือทั้งหมด ขึ้นอยู่กับระยะเวลาและความรุนแรงของการสัมผัสเสียง ความไวของอวัยวะการได้ยินนั้นลดลงมากหรือน้อย ซึ่งแสดงเป็นการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในเกณฑ์การได้ยิน ซึ่งจะหายไปหลังจากสิ้นสุดการรับเสียง และด้วยระยะเวลานานและ (หรือ) ความเข้มของเสียง, กลับไม่ได้สูญเสียการได้ยิน (หูตึง)โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในเกณฑ์การได้ยิน

มีระดับการสูญเสียการได้ยินดังต่อไปนี้:

สไลด์ 19

• ฉันปริญญา ( ลดลงเล็กน้อยการได้ยิน) - การสูญเสียการได้ยินในบริเวณความถี่การพูดคือ 10 - 20 dB ที่ความถี่ 4000 Hz - 20 - 60 dB;
• ระดับ II (สูญเสียการได้ยินปานกลาง) - การสูญเสียการได้ยินในพื้นที่ของความถี่การพูดคือ 21 - 30 dB ที่ความถี่ 4000 Hz - 20 - 65 dB;
• ระดับ III (สูญเสียการได้ยินอย่างมีนัยสำคัญ) - การสูญเสียการได้ยินในภูมิภาคของความถี่การพูดคือ 31 dB หรือมากกว่าที่ความถี่ 4000 Hz - 20 - 78 dB

ผลกระทบของเสียงต่อร่างกายมนุษย์ไม่ได้จำกัดอยู่ที่ผลกระทบต่ออวัยวะของการได้ยินเท่านั้น. การระคายเคืองทางเสียงจะถูกส่งไปยังระบบประสาทส่วนกลางและระบบประสาทอัตโนมัติผ่านเส้นใยของเส้นประสาทหูและจะส่งผลกระทบผ่านพวกเขา อวัยวะภายในซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสถานะการทำงานของร่างกาย ส่งผลต่อสภาพจิตใจของบุคคล ทำให้เกิดความรู้สึกวิตกกังวลและระคายเคือง บุคคลที่สัมผัสกับเสียงที่รุนแรง (มากกว่า 80 เดซิเบล) จะใช้เวลาโดยเฉลี่ย 10-20% มากขึ้นความพยายามทางกายภาพและทางจิตประสาท เพื่อรักษาเอาท์พุตที่ทำได้โดยเขาที่ระดับเสียงต่ำกว่า 70 เดซิเบล มีการเพิ่มขึ้น 10-15% ในการเจ็บป่วยโดยรวมของคนงานในอุตสาหกรรมที่มีเสียงดัง ผลกระทบต่อระบบประสาทอัตโนมัตินั้นแสดงออกมาแม้ในระดับเสียงต่ำ (40 - 70 dB) จากปฏิกิริยาทางพืชที่เด่นชัดที่สุดคือการละเมิดการไหลเวียนของอุปกรณ์ต่อพ่วงเนื่องจากการหดตัวของเส้นเลือดฝอย ผิวและเยื่อเมือกเพิ่มขึ้นด้วย ความดันโลหิต(ที่ระดับเสียงสูงกว่า 85 เดซิเบล)

ผลกระทบของเสียงในระบบประสาทส่วนกลางทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของระยะเวลาแฝง (ซ่อนเร้น) ของปฏิกิริยามอเตอร์ที่มองเห็นได้นำไปสู่การเคลื่อนไหวที่บกพร่องของกระบวนการทางประสาทการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์ การเปลี่ยนแปลงการทำงานในร่างกาย (ด้วยเสียงรบกวน 50-60 เดซิเบล) เปลี่ยนแปลงศักยภาพทางชีวภาพของสมองอย่างมีนัยสำคัญพลวัตของพวกมันทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในโครงสร้างของสมอง

สำหรับเสียงห่ามและผิดปกติการสัมผัสเสียงรบกวนจะเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงในสถานะการทำงานของส่วนกลางและระบบอัตโนมัติ ระบบประสาทเกิดขึ้นเร็วกว่ามากและในระดับเสียงที่ต่ำกว่าความไวในการได้ยินที่ลดลง

สไลด์ 20

ปัจจุบัน "โรคทางเสียง" มีอาการที่ซับซ้อน:

• ความไวต่อการได้ยินลดลง
• การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของการย่อยอาหารแสดงความเป็นกรดลดลง
• หัวใจและหลอดเลือดไม่เพียงพอ;
• ความผิดปกติของระบบประสาท

ผู้ที่ทำงานอยู่ในสภาวะที่มีเสียงดังเป็นเวลานานจะมีอาการหงุดหงิด ปวดศีรษะ เวียนศีรษะ ความจำเสื่อม เหนื่อยล้ามากขึ้น เบื่ออาหาร ปวดหู เป็นต้น การสัมผัสเสียงรบกวนอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในทางลบ ภาวะทางอารมณ์คนจนเครียด ทั้งหมดนี้ลดความสามารถในการทำงานของบุคคลและประสิทธิภาพการทำงาน คุณภาพ และความปลอดภัยในการทำงาน เป็นที่ยอมรับว่าในระหว่างการทำงานที่ต้องการความสนใจเพิ่มขึ้น ด้วยระดับเสียงที่เพิ่มขึ้นจาก 70 เป็น 90 เดซิเบล ประสิทธิภาพแรงงานจะลดลง 20%

สไลด์ 21 (ฟิล์มดิจิทัล ยา)

สไลด์ 22

อัลตร้าซาวด์ ( เกิน 20,000 เฮิรตซ์) ยังก่อให้เกิดความเสียหายต่อการได้ยิน แม้ว่าหูของมนุษย์จะไม่ตอบสนองต่อสิ่งเหล่านี้ อัลตราซาวนด์อันทรงพลังส่งผลต่อ เซลล์ประสาทสมองและไขสันหลังทำให้เกิดอาการแสบร้อนในช่องหูชั้นนอกและรู้สึกคลื่นไส้

ไม่อันตรายน้อยกว่า areอินฟราเรด การสัมผัสกับการสั่นสะเทือนทางเสียง (น้อยกว่า 20 Hz) ด้วยความเข้มข้นที่เพียงพอ อินฟราซาวน์อาจส่งผลต่ออุปกรณ์ขนถ่าย ลดความไวต่อการได้ยิน เพิ่มความเหนื่อยล้าและหงุดหงิด และนำไปสู่การประสานงานที่บกพร่อง การสั่นของคลื่นความถี่ที่มีความถี่ 7 Hz มีบทบาทพิเศษ อันเป็นผลมาจากความบังเอิญของพวกเขากับความถี่ธรรมชาติของจังหวะอัลฟาของสมองไม่เพียง แต่สังเกตความบกพร่องทางการได้ยิน แต่ยัง เลือดออกภายใน. อินฟราซาวน์ (6 8 Hz) สามารถนำไปสู่การหยุดชะงักของการทำงานของหัวใจและการไหลเวียนโลหิต

สไลด์ 23 - 24

การเก็บรักษาการได้ยิน

เสียบหูด้วยนิ้วโป้ง นิ้วชี้ค่อยๆทาลงบนเปลือกตา ปิดตา. นิ้วกลางบีบจมูก นิ้วไม่มีชื่อและนิ้วก้อยทั้งสองวางอยู่บนริมฝีปากซึ่งพับเป็นท่อแล้วยื่นไปข้างหน้า หายใจเข้าทางปากอย่างราบรื่นเพื่อให้แก้มพอง หลังจากหายใจเข้า ให้เอียงศีรษะและกลั้นหายใจ จากนั้นค่อยๆ เงยศีรษะขึ้น ลืมตาและหายใจออกทางจมูก

2. ออกกำลังกาย "ต้นไม้" เพื่อความเงียบ - ง่ายมากคุณสามารถพูดได้เฉพาะในกรณีที่มีคำถามโดยตรงใน แบบฟอร์มที่ถูกต้อง. คำถาม: "แล้วยังไง", "คุณกำลังทำอะไรอยู่", "ฉันไปหรืออย่างไร" - ไม่ทำงาน หลังจากนั้นครู่หนึ่งผู้ถามเริ่มรู้สึกเหมือนเป็นคนยั่วยุที่เลวทรามและด้วยคำถามของเขา: "อะไร ถึงเวลาแล้วหรือ” - เข้าใจตัวเอง .. และความเงียบก็เข้ามา การออกกำลังกายช่วยประหยัดพลังงาน เพิ่มการได้ยินและสมาธิ

โลกนี้เต็มไปด้วยเสียงต่างๆ มากมาย: การฟ้องของนาฬิกาและเสียงก้องของเครื่องยนต์ เสียงใบไม้ที่แผดเผา และเสียงหอนของลม เสียงนกร้องและเสียงผู้คน ผู้คนเริ่มคาดเดาเกี่ยวกับการเกิดเสียงและสิ่งที่พวกเขาเป็นตัวแทนของเสียงเมื่อนานมาแล้ว มากกว่า นักปรัชญากรีกโบราณและนักวิทยาศาสตร์สารานุกรมอริสโตเติลจากการสังเกตได้อธิบายธรรมชาติของเสียงอย่างถูกต้องโดยเชื่อว่าร่างกายที่เปล่งเสียงจะสร้างการบีบอัดและการกรองอากาศแบบสลับกัน ปีที่แล้วผู้เขียนได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหาธรรมชาติของเสียงเสร็จแล้ว งานวิจัย: "ในโลกแห่งเสียง" ซึ่งความถี่เสียงของมาตราส่วนดนตรีคำนวณโดยใช้แก้วน้ำ

เสียงมีลักษณะตามปริมาณ: ความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็ว และยังโดดเด่นด้วยแอมพลิจูดและความดัง ดังนั้นเราจึงอาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียงที่หลากหลายและเฉดสีที่หลากหลาย

เมื่อสิ้นสุดการศึกษาครั้งก่อน ฉันมีคำถามพื้นฐาน: มีวิธีกำหนดความเร็วของเสียงที่บ้านหรือไม่ ดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดปัญหาได้: เราจำเป็นต้องหาวิธีหรือวิธีการกำหนดความเร็วของเสียง

รากฐานทางทฤษฎีของหลักคำสอนเรื่องเสียง

โลกแห่งเสียง

โด-เร-มี-ฟา-ซอล-ลา-ซิ

แกมมาของเสียง พวกมันมีอยู่โดยอิสระจากหูหรือไม่? ความรู้สึกส่วนตัวเหล่านี้เป็นเพียงความรู้สึกส่วนตัว แล้วโลกก็เงียบงัน หรือเป็นภาพสะท้อนของความเป็นจริงในจิตใจของเรา หากเป็นอย่างหลัง ถึงไม่มีเรา โลกก็ส่งเสียงประสานกัน

แม้แต่พีทาโกรัส (582-500 ปีก่อนคริสตกาล) ก็ให้เครดิตกับการค้นพบความสัมพันธ์เชิงตัวเลขที่สอดคล้องกับเสียงดนตรีต่างๆ เมื่อผ่านโรงตีเหล็กซึ่งมีคนงานหลายคนกำลังตีเหล็ก Pythagoras สังเกตว่าเสียงนั้นสัมพันธ์กับหนึ่งในห้า ควอร์ต และอ็อกเทฟ เมื่อเข้าไปในโรงตีเหล็ก เขาแน่ใจว่าค้อนที่ให้อ็อกเทฟเทียบกับค้อนที่หนักที่สุด มีน้ำหนักเท่ากับ 1/2 ของหลัง ค้อนที่ให้หนึ่งในห้ามีน้ำหนักเท่ากับ 2/3 และ ควอร์ต - 3/4 ของค้อนหนัก เมื่อกลับถึงบ้าน พีธากอรัสก็แขวนเชือกที่มีน้ำหนักตามสัดส่วน 1/2: 2/3: 3/4 ที่ปลายสาย และถูกกล่าวหาว่าพบว่าสายเมื่อตีแล้วให้ช่วงจังหวะดนตรีเท่ากัน ทางกายภาพ ตำนานไม่ทนต่อการวิพากษ์วิจารณ์ ทั่งตีเหล็ก เมื่อถูกค้อนหลายอัน จะส่งเสียงเดียวกันและกฎการสั่นสะเทือนของสายไม่ยืนยันตำนาน แต่ไม่ว่าในกรณีใดตำนานกล่าวถึงความเก่าแก่ของหลักคำสอนเรื่องความสามัคคี คุณธรรมของชาวพีทาโกรัสในด้านดนตรีนั้นไม่ต้องสงสัยเลย พวกเขาเป็นเจ้าของความคิดที่มีผลในการวัดโทนเสียงของสตริงที่ส่งเสียงโดยการวัดความยาว พวกเขารู้จักอุปกรณ์ "โมโนคอร์ด" - กล่องไม้ซีดาร์ที่มีเชือกยาวหนึ่งเส้นบนฝา หากคุณตีสตริง มันจะส่งเสียงเฉพาะออกมา หากคุณแบ่งสตริงออกเป็นสองส่วน โดยค้ำยันด้วยหมุดสามเหลี่ยมตรงกลาง จะทำให้โทนเสียงสูงขึ้น ฟังดูคล้ายกับโทนเสียงหลักมากจนเมื่อฟังพร้อมกันเกือบจะรวมเป็นเสียงเดียว อัตราส่วนของสองโทนในเพลงเป็นช่วง เมื่ออัตราส่วนของความยาวสตริงเท่ากับ 1/2:1 ช่วงจะเรียกว่าอ็อกเทฟ ช่วงที่ห้าและสี่ที่พีทาโกรัสรู้จักนั้นจะได้มา ถ้าหมุดโมโนคอร์ดถูกย้ายเพื่อแยกสาย 2/3 หรือ 3/4 ตามลำดับ

สำหรับหมายเลขเจ็ดนั้นมีความเกี่ยวข้องกับการเป็นตัวแทนของผู้คนที่มีลักษณะกึ่งศาสนาและกึ่งลึกลับที่เก่าแก่และลึกลับยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้มากว่าสิ่งนี้เกิดจากการแตกตัวทางดาราศาสตร์ เดือนจันทรคติเป็นเวลาสี่สัปดาห์เจ็ดวัน ตัวเลขนี้ปรากฏเป็นเวลาหลายพันปีในตำนานต่างๆ ใช่ เราพบมันใน ต้นกกโบราณซึ่งเขียนโดย Ahmes ชาวอียิปต์ใน 2000 ปีก่อนคริสตกาล เอกสารที่น่าสงสัยนี้มีชื่อว่า: "คำแนะนำสำหรับการได้มาซึ่งความรู้เรื่องความลับทั้งหมด" เหนือสิ่งอื่นใด เราพบว่ามีภารกิจลึกลับที่เรียกว่า "บันได" มันพูดถึงบันไดของตัวเลขที่แสดงพลังของเลขเจ็ด: 7, 49, 343, 2401, 16 807 ใต้ตัวเลขแต่ละหมายเลขจะมีภาพอักษรอียิปต์โบราณ: แมว หนู ข้าวบาร์เลย์ หน่วยวัด ต้นกกไม่ได้ให้เงื่อนงำเกี่ยวกับปัญหานี้ ล่ามสมัยใหม่ของต้นกก Ahmes ถอดรหัสสภาพของปัญหาดังนี้ คนเจ็ดคนมีแมวเจ็ดตัว แมวแต่ละตัวกินหนูเจ็ดตัว หนูแต่ละตัวสามารถกินข้าวบาร์เลย์เจ็ดหู หูแต่ละข้างสามารถปลูกข้าวได้เจ็ดหน่วยวัด แมวสามารถเก็บธัญพืชได้มากแค่ไหน? ทำไมไม่เป็นงานที่มีเนื้อหาทางอุตสาหกรรมที่เสนอเมื่อ 40 ศตวรรษก่อน?

มาตราส่วนดนตรียุโรปสมัยใหม่มีเจ็ดโทน แต่ไม่ใช่ทุกครั้งและไม่ใช่ทุกคนที่มีมาตราส่วนเจ็ดโทน ตัวอย่างเช่น ใน จีนโบราณใช้มาตราส่วนห้าโทน เพื่อจุดประสงค์ในการปรับความสามัคคี ระดับเสียงของเสียงควบคุมนี้จะต้องประกาศอย่างเคร่งครัดตามข้อตกลงระหว่างประเทศ ตั้งแต่ปี 1938 โทนเสียงที่สอดคล้องกับความถี่ 440 Hz (440 การแกว่งต่อวินาที) ถูกนำมาใช้เป็นโทนเสียงพื้นฐานดังกล่าว หลายโทนที่ส่งเสียงพร้อมกันก่อให้เกิดคอร์ดดนตรี ผู้ที่มีระดับเสียงที่แน่นอนสามารถได้ยินแต่ละโทนเสียงในคอร์ด

แน่นอนว่าคุณรู้โครงสร้างของหูมนุษย์อยู่แล้ว ให้เราจำมันสั้น ๆ หูประกอบด้วยสามส่วน: 1) หูชั้นนอกซึ่งลงท้ายด้วยแก้วหู; 2) หูชั้นกลางซึ่งด้วยความช่วยเหลือของกระดูกหูสามอัน: ค้อนทั่งและโกลนส่งการสั่นสะเทือนของแก้วหูไปยังหูชั้นใน 3) หูชั้นในหรือเขาวงกตประกอบด้วยคลองครึ่งวงกลมและคอเคลีย คอเคลียเป็นอุปกรณ์รับเสียง หูชั้นในเต็มไปด้วยของเหลว (น้ำเหลือง) การเคลื่อนที่แบบสั่นโดยการกระแทกโกลนบนเมมเบรนทำให้หน้าต่างวงรีแน่นในกล่องกระดูกของเขาวงกต บนกะบังแบ่งคอเคลียออกเป็นสองส่วนตลอดความยาวเส้นใยประสาทที่บางที่สุดที่มีความยาวเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จะอยู่ในแถวตามขวาง

โลกแห่งเสียงมีจริง! แต่แน่นอนว่าเราไม่ควรคิดว่าโลกนี้ปลุกเร้าความรู้สึกแบบเดียวกันสำหรับทุกคน การถามว่าคนอื่นรับรู้เสียงในลักษณะเดียวกับคุณหรือไม่เป็นคำถามที่ไม่มีหลักวิทยาศาสตร์

1. 2. แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

โลกของเสียงรอบตัวเรามีความหลากหลาย - เสียงของผู้คนและดนตรี, เสียงนกร้องและเสียงหึ่งๆของผึ้ง, ฟ้าร้องระหว่างพายุฝนฟ้าคะนองและเสียงของป่าในสายลม, เสียงรถยนต์ที่วิ่งผ่าน, เครื่องบิน ฯลฯ

สามัญของเสียงทั้งหมดคือร่างกายที่สร้างมันขึ้นมานั่นคือแหล่งกำเนิดของเสียงสั่น

ไม้บรรทัดโลหะที่ยืดหยุ่นซึ่งจับจ้องอยู่ที่ตัวรองจะทำให้เกิดเสียงหากส่วนที่ว่างของมัน ซึ่งมีความยาวที่เลือกไว้ในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง ถูกทำให้เคลื่อนที่แบบแกว่ง ในกรณีนี้ การสั่นของแหล่งกำเนิดเสียงนั้นชัดเจน

แต่ไม่ใช่ทุกร่างที่สั่นไหวเป็นแหล่งกำเนิดของเสียง ตัวอย่างเช่น ตุ้มน้ำหนักที่แกว่งไปมาบนเกลียวหรือสปริงจะไม่ส่งเสียง ไม้บรรทัดที่เป็นโลหะจะหยุดส่งเสียงเช่นกัน หากคุณเลื่อนขึ้นโดยใช้คีมจับและด้วยเหตุนี้จึงทำให้ปลายอิสระยาวขึ้นเพื่อให้ความถี่การสั่นน้อยกว่า 20 เฮิรตซ์

จากการศึกษาพบว่าหูของมนุษย์สามารถรับรู้เสียงการสั่นสะเทือนทางกลของร่างกายที่เกิดขึ้นที่ความถี่ 20 Hz ถึง 20,000 Hz ดังนั้นการสั่นสะเทือนที่มีความถี่อยู่ในช่วงนี้จึงเรียกว่าเสียง

การสั่นสะเทือนทางกลที่มีความถี่เกิน 20,000 เฮิรตซ์เรียกว่าอัลตราโซนิกและการสั่นสะเทือนที่มีความถี่น้อยกว่า 20 เฮิรตซ์เรียกว่าอินฟราโซนิก

ควรสังเกตว่าขอบเขตที่ระบุของช่วงเสียงนั้นเป็นสิ่งที่ไม่แน่นอนเนื่องจากขึ้นอยู่กับอายุของคนและ คุณสมบัติเฉพาะตัวเครื่องช่วยฟังของพวกเขา โดยปกติ เมื่ออายุมากขึ้น ขีดจำกัดความถี่สูงสุดของเสียงที่รับรู้จะลดลงอย่างมาก - ผู้สูงวัยบางคนสามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่ไม่เกิน 6,000 เฮิรตซ์ ในทางตรงกันข้าม เด็กสามารถรับรู้เสียงที่มีความถี่มากกว่า 20,000 เฮิรตซ์เล็กน้อย

สัตว์บางชนิดได้ยินการสั่นซึ่งมีความถี่มากกว่า 20,000 Hz หรือน้อยกว่า 20 Hz

โลกนี้เต็มไปด้วยเสียงต่างๆ มากมาย: การฟ้องของนาฬิกาและเสียงก้องของเครื่องยนต์ เสียงใบไม้ที่แผดเผา และเสียงหอนของลม เสียงนกร้องและเสียงผู้คน ผู้คนเริ่มคาดเดาเกี่ยวกับการเกิดเสียงและสิ่งที่พวกเขาเป็นตัวแทนของเสียงเมื่อนานมาแล้ว ตัวอย่างเช่น พวกเขาสังเกตเห็นว่าเสียงนั้นถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายที่สั่นสะเทือนในอากาศ แม้แต่นักปราชญ์ชาวกรีกโบราณและนักสารานุกรมนักวิทยาศาสตร์-สารานุกรมอริสโตเติลที่อิงจากการสังเกตได้อธิบายอย่างถูกต้องถึงธรรมชาติของเสียงโดยเชื่อว่าร่างกายที่เปล่งเสียงจะสร้างการบีบอัดทางเลือกและการแยกตัวของอากาศ ดังนั้นสตริงที่แกว่งไปมาจะบีบอัดหรือทำให้อากาศหายาก และเนื่องจากความยืดหยุ่นของอากาศ ผลกระทบที่สลับกันเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปในอวกาศ - จากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่งจึงทำให้เกิดคลื่นยืดหยุ่น เข้าถึงหูของเรา พวกเขาทำหน้าที่เกี่ยวกับแก้วหูและทำให้เกิดความรู้สึกของเสียง

โดยหู คนจะรับรู้คลื่นยืดหยุ่นที่มีความถี่ตั้งแต่ประมาณ 16 Hz ถึง 20 kHz (1 Hz - 1 การแกว่งต่อวินาที) ด้วยเหตุนี้ คลื่นยืดหยุ่นในตัวกลางใดๆ ก็ตามที่มีความถี่อยู่ภายในขีดจำกัดที่ระบุจะเรียกว่าคลื่นเสียงหรือเสียงธรรมดา ในอากาศที่อุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียสและความดันปกติ เสียงเดินทางด้วยความเร็ว 330 เมตร/วินาที

แหล่งที่มาของเสียงในก๊าซและของเหลวไม่เพียงแต่จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเท่านั้น ตัวอย่างเช่น กระสุนและลูกศรเป่านกหวีด ลมก็หอน และเสียงคำรามของเครื่องบิน turbojet ไม่เพียงแต่จะประกอบด้วยเสียงของหน่วยปฏิบัติการ - พัดลม คอมเพรสเซอร์ กังหัน ห้องเผาไหม้ ฯลฯ แต่ยังรวมถึงเสียงของกระแสน้ำ กระแสน้ำวน การไหลของอากาศปั่นป่วนที่เกิดขึ้นเมื่อเครื่องบิน ไหลไปด้วยความเร็วสูง ร่างกายที่วิ่งอย่างรวดเร็วผ่านอากาศหรือน้ำ อย่างที่มันเป็น ทำลายกระแสรอบ ๆ ตัว สร้างพื้นที่ของหายากและการบีบอัดในตัวกลางเป็นระยะ ผลที่ได้คือคลื่นเสียง

แนวคิดเรื่องโทนเสียงและโทนเสียงก็มีความสำคัญในการศึกษาเสียงเช่นกัน เสียงจริงใด ๆ ไม่ว่าจะเป็นเสียงมนุษย์หรือการเล่นเครื่องดนตรี มิใช่การสั่นแบบฮาร์โมนิกธรรมดา แต่เป็นการผสมผสานหลายอย่าง การสั่นสะเทือนแบบฮาร์มอนิกด้วยความถี่บางชุด อันที่มีความถี่ต่ำที่สุดเรียกว่า โทนพื้นฐาน, อันอื่นๆ เรียกว่า โอเวอร์โทน. จำนวนเสียงหวือหวาที่แตกต่างกันซึ่งมีอยู่ในเสียงหนึ่งๆ ทำให้เกิดสีพิเศษ - เสียงต่ำ ความแตกต่างระหว่างเสียงต่ำและแบบอื่นไม่ได้เกิดจากจำนวนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเข้มของเสียงหวือหวาที่มากับเสียงของโทนเสียงพื้นฐานด้วย เราสามารถแยกแยะเสียงของไวโอลินและเปียโน กีตาร์ และฟลุตได้ง่ายๆ โดยการใช้เสียงต่ำ เราจำเสียงของคนที่คุ้นเคยได้

1. 4. ระดับเสียงและเสียงต่ำ

มาสร้างเสียงสองสายที่ต่างกันบนกีตาร์หรือบาลาลิก้ากัน เราจะได้ยินเสียงต่างกัน เสียงหนึ่งดังขึ้น อีกเสียงดังขึ้น เสียงของเสียงผู้ชายต่ำกว่าเสียงของผู้หญิง เสียงเบสจะต่ำกว่าเสียงเทเนอร์ เสียงโซปราโนจะสูงกว่าอัลโต

อะไรกำหนดระดับเสียงของเสียง?

สรุปได้ว่าระดับเสียงขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือน ยิ่งความถี่ของการสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงสูงเท่าใด เสียงที่เปล่งออกมาก็จะยิ่งสูงขึ้น

โทนเสียงที่บริสุทธิ์คือเสียงของแหล่งกำเนิดที่สั่นที่ความถี่เดียว

เสียงจากแหล่งอื่น (เช่น เสียงของเครื่องดนตรีต่างๆ เสียงผู้คน เสียงไซเรน และอื่นๆ อีกมากมาย) คือชุดของการสั่นสะเทือนของความถี่ต่างๆ ซึ่งก็คือชุดของโทนเสียงที่บริสุทธิ์

ความถี่ต่ำสุด (เช่น ที่เล็กที่สุด) ของเสียงที่ซับซ้อนนั้นเรียกว่าความถี่พื้นฐาน และเสียงที่สอดคล้องกันของความสูงระดับหนึ่งเรียกว่าเสียงพื้นฐาน (บางครั้งเรียกว่าเสียงธรรมดา) ระดับเสียงที่ซับซ้อนถูกกำหนดโดยระดับเสียงพื้นฐานของเสียงนั้น

โทนเสียงที่ซับซ้อนอื่นๆ ทั้งหมดเรียกว่าโอเวอร์โทน เสียงหวือหวากำหนดเสียงต่ำ นั่นคือคุณภาพของเสียง ซึ่งช่วยให้เราแยกแยะเสียงของแหล่งที่มาบางแหล่งจากเสียงของผู้อื่นได้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถแยกแยะเสียงเปียโนจากเสียงไวโอลินได้อย่างง่ายดาย แม้ว่าเสียงเหล่านี้จะมีระดับเสียงเท่ากัน นั่นคือความถี่พื้นฐานเดียวกัน ความแตกต่างระหว่างเสียงเหล่านี้เกิดจากชุดเสียงหวือหวาที่แตกต่างกัน

ดังนั้นระดับเสียงของเสียงจึงถูกกำหนดโดยความถี่ของปัจจัยพื้นฐาน: ยิ่งความถี่ของปัจจัยพื้นฐานมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ความดังของเสียงถูกกำหนดโดยจำนวนรวมของเสียงหวือหวา

1. 5. ทำไมเสียงต่างกัน?

เสียงต่างกันในระดับเสียง ระดับเสียง และระดับเสียงต่ำ ความดังของเสียงส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างของหูของผู้ฟังจากวัตถุที่ส่งเสียง และส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของเสียงหลัง คำว่า แอมพลิจูด หมายถึง ระยะทางที่ร่างกายเดินทางจากหนึ่ง จุดสุดขั้วกับอีกฝ่ายในระหว่างที่ลังเล ยิ่งระยะห่างนี้มากเท่าไร เสียงก็จะยิ่งดังขึ้นเท่านั้น

ระดับเสียงขึ้นอยู่กับความเร็วหรือความถี่ของการสั่นสะเทือนของร่างกาย ยิ่งวัตถุสั่นสะเทือนในหนึ่งวินาทีมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม เสียงสองเสียงที่มีระดับเสียงและระดับเสียงเท่ากันอาจต่างกัน ความเป็นดนตรีของเสียงขึ้นอยู่กับจำนวนและความแรงของเสียงหวือหวาที่มีอยู่ในนั้น หากสายไวโอลินถูกสร้างให้แกว่งไปตามความยาวทั้งหมดเพื่อไม่ให้เกิดการสั่นเพิ่มเติม จะได้ยินโทนเสียงต่ำสุดที่สามารถผลิตได้ โทนนี้เรียกว่าโทนเสียงหลัก อย่างไรก็ตาม หากเกิดการสั่นสะเทือนเพิ่มเติมของแต่ละชิ้นส่วน โน้ตที่สูงขึ้นจะปรากฏขึ้น กลมกลืนกับโทนเสียงหลัก จะสร้างเสียงไวโอลินที่พิเศษ โน้ตเหล่านี้สูงกว่ารูทเรียกว่าหวือหวา พวกเขากำหนดเสียงต่ำของเสียงใดเสียงหนึ่ง

1.6 ภาพสะท้อนและการแพร่กระจายของการก่อกวน

การรบกวนของส่วนหนึ่งของท่อยางหรือสปริงที่ยืดออกจะเคลื่อนที่ไปตามความยาวของท่อ เมื่อการรบกวนไปถึงปลายท่อ จะสะท้อนออกมา ไม่ว่าปลายท่อจะยึดอยู่กับที่หรือว่างก็ตาม ปลายที่ยึดไว้ถูกดึงขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วนำไปที่ตำแหน่งเดิม สันที่เกิดขึ้นบนท่อเคลื่อนที่ไปตามท่อไปยังผนังซึ่งสะท้อนออกมา ในกรณีนี้ คลื่นสะท้อนจะมีรูปร่างของความกดอากาศต่ำ กล่าวคือ อยู่ต่ำกว่าตำแหน่งเฉลี่ยของหลอด ในขณะที่ขั้วบวกเริ่มต้นอยู่เหนือ อะไรคือสาเหตุของความแตกต่างนี้? ลองนึกภาพปลายท่อยางยึดติดกับผนัง เนื่องจากได้รับการแก้ไขแล้วจึงไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ แรงกระตุ้นที่เพิ่มขึ้นของแรงกระตุ้นที่เข้ามาพยายามทำให้มันเคลื่อนขึ้นไปข้างบน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ จึงต้องมีแรงเคลื่อนลงที่เท่ากันและตรงกันข้ามที่เล็ดลอดออกมาจากส่วนรองรับและนำไปใช้กับปลายท่อยาง ดังนั้นชีพจรที่สะท้อนกลับจึงเป็นขั้วตรงข้าม ความต่างเฟสของพัลส์สะท้อนกลับและพัลส์ดั้งเดิมคือ 180°

1. 7. คลื่นนิ่ง

เมื่อมือที่ถือท่อยางขยับขึ้นและลง และความถี่ของการเคลื่อนไหวค่อยๆ เพิ่มขึ้น จุดจะถึงจุดที่ได้รับแอนติโนดเพียงตัวเดียว ความถี่ของการสั่นของมือที่เพิ่มขึ้นอีกจะนำไปสู่การก่อตัวของแอนติโนดคู่ หากคุณวัดความถี่ของการเคลื่อนไหวของมือ คุณจะเห็นว่าความถี่ของมันเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เนื่องจากเป็นการยากที่จะขยับมือให้เร็วขึ้น จึงควรใช้เครื่องสั่นแบบกลไก

คลื่นที่สร้างขึ้นเรียกว่าคลื่นนิ่งหรือคลื่นนิ่ง เกิดขึ้นเนื่องจากคลื่นสะท้อนกลับซ้อนทับบนคลื่นตกกระทบ

ในการศึกษานี้ มีสองคลื่น: เหตุการณ์ และสะท้อน พวกมันมีความถี่ แอมพลิจูด และความยาวคลื่นเท่ากัน แต่แพร่กระจายไปในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเหล่านี้เป็นคลื่นเดินทาง แต่พวกมันรบกวนซึ่งกันและกันจึงสร้างคลื่นนิ่ง สิ่งนี้มีผลที่ตามมา: ก) อนุภาคทั้งหมดในแต่ละครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสั่นในเฟส กล่าวคือ พวกมันทั้งหมดเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันในเวลาเดียวกัน b) แต่ละอนุภาคมีแอมพลิจูดที่แตกต่างจากแอมพลิจูดของอนุภาคถัดไป c) ความแตกต่างของเฟสระหว่างการสั่นของอนุภาคของครึ่งคลื่นหนึ่งกับการสั่นของอนุภาคของครึ่งคลื่นถัดไปคือ 180° นี่หมายความว่าพวกมันถูกเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้ามให้ได้มากที่สุดในเวลาเดียวกัน หรือหากพวกมันอยู่ในตำแหน่งตรงกลาง พวกเขาจะเริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

อนุภาคบางตัวไม่เคลื่อนที่ (มีแอมพลิจูดเป็นศูนย์) เนื่องจากแรงที่กระทำต่อพวกมันจะเท่ากันและตรงกันข้ามเสมอ จุดเหล่านี้เรียกว่าจุดปมหรือโหนดและระยะห่างระหว่างโหนดสองโหนดที่ตามมาคือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นนั่นคือ 1 \ 2 λ

การเคลื่อนที่สูงสุดเกิดขึ้นที่จุดต่างๆ และแอมพลิจูดของจุดเหล่านี้เป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของคลื่นตกกระทบ จุดเหล่านี้เรียกว่า antinodes และระยะห่างระหว่าง antinodes สองตัวที่ตามมาคือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ระยะห่างระหว่างโหนดกับแอนติโนดถัดไปคือหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น นั่นคือ 1\4λ

คลื่นนิ่งแตกต่างจากคลื่นเดินทาง ในคลื่นเดินทาง: ก) อนุภาคทั้งหมดมีแอมพลิจูดการสั่นเท่ากัน b) แต่ละอนุภาคไม่อยู่ในเฟสถัดไป

1. 8. หลอดเรโซแนนซ์.

ท่อเรโซแนนซ์เป็นท่อแคบที่มีเสาของอากาศสั่นสะเทือน หากต้องการเปลี่ยนความยาวของคอลัมน์อากาศ ให้ใช้ วิธีทางที่แตกต่างเช่น การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำในท่อ ปลายท่อปิดเป็นปมเนื่องจากอากาศที่สัมผัสอยู่กับที่ ปลายเปิดของท่อจะเป็นแอนติโนดเสมอ เนื่องจากแอมพลิจูดการสั่นสูงสุดที่นี่ มีหนึ่งโหนดและหนึ่ง antinode ความยาวของท่อประมาณหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นนิ่ง

เพื่อแสดงว่าความยาวของคอลัมน์อากาศแปรผกผันกับความถี่ของคลื่น ต้องใช้ส้อมเสียงเป็นชุด ควรใช้ลำโพงขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดความถี่เสียงที่ปรับเทียบแล้วแทนส้อมเสียงความถี่คงที่ แทนที่จะใช้ท่อที่มีน้ำ จะใช้ท่อยาวที่มีลูกสูบแทน เนื่องจากจะทำให้เลือกความยาวของคอลัมน์อากาศได้ง่ายขึ้น แหล่งกำเนิดเสียงคงที่อยู่ใกล้กับปลายท่อ และได้รับความยาวเรโซแนนท์ของคอลัมน์อากาศสำหรับความถี่ 300 Hz, 350 Hz, 400 Hz, 450 Hz, 500 Hz, 550 Hz และ 600 Hz

เมื่อน้ำถูกเทลงในขวด เสียงบางอย่างจะถูกสร้างขึ้นเมื่ออากาศในขวดเริ่มสั่น ระดับเสียงนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาตรของอากาศในขวดลดลง แต่ละขวดมีความถี่เฉพาะของมันเอง และเมื่อคุณเป่าผ่านคอขวดที่เปิดอยู่ ก็จะเกิดเสียงขึ้นด้วย

ในตอนต้นของสงคราม 2482-2488 ไฟฉายมุ่งเน้นไปที่เครื่องบินโดยใช้อุปกรณ์ที่ทำงานในช่วงเสียง เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาจดจ่อ ลูกเรือบางคนถูกโยนออกจากเครื่องบิน ขวดเปล่าเมื่อพวกเขาโดนสปอตไลท์ ผู้รับจะรับรู้ถึงเสียงดังของขวดที่ตกลงมา และสปอตไลท์ก็สูญเสียโฟกัส

1. 9. เครื่องดนตรีประเภทลม

เสียงที่เกิดจากเครื่องมือลมขึ้นอยู่กับคลื่นนิ่งที่เกิดขึ้นในท่อ โทนสีจะขึ้นอยู่กับความยาวของท่อและประเภทของการสั่นสะเทือนของอากาศในท่อ

เช่น ไปป์ออร์แกนเปิด อากาศถูกเป่าเข้าไปในท่อผ่านรูและกระทบกับหิ้งที่แหลมคม ทำให้อากาศในท่อสั่น เนื่องจากปลายทั้งสองของท่อเปิดอยู่ จึงมีขั้วตรงข้ามที่ปลายแต่ละด้านเสมอ การสั่นที่ง่ายที่สุดคือเมื่อมีแอนติโนดที่ปลายแต่ละด้าน และหนึ่งโหนดอยู่ตรงกลาง นี่คือการสั่นสะเทือนพื้นฐาน และความยาวของท่อจะเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นโดยประมาณ ความถี่พิทช์ =c/2l โดยที่ c คือความเร็วของเสียง และ l คือความยาวของท่อ

ปิด ท่ออวัยวะมีปลั๊กที่ปลาย นั่นคือ ปลายท่อปิด ซึ่งหมายความว่ามีโหนดอยู่ที่ปลายนี้เสมอ ค่อนข้างชัดเจนว่า: ก) ความถี่พื้นฐาน ท่อปิดเป็นครึ่งหนึ่งของความถี่พื้นฐาน เปิดท่อความยาวเท่ากัน b) ด้วยท่อปิดสามารถสร้างเสียงหวือหวาได้เท่านั้น ดังนั้นช่วงของโทนเสียงของไพพ์แบบเปิดจึงมากกว่าช่วงของโทนเสียงแบบปิด

สภาพร่างกายเปลี่ยนเสียงเครื่องดนตรี อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทำให้ความเร็วของเสียงในอากาศเพิ่มขึ้นและทำให้ความถี่พื้นฐานเพิ่มขึ้น ความยาวของท่อก็เพิ่มขึ้นบ้างทำให้ความถี่ลดลง เมื่อเล่นออร์แกน เช่น ในโบสถ์ นักแสดงขอให้เปิดเครื่องทำความร้อนเพื่อให้ออร์แกนส่งเสียงที่อุณหภูมิปกติ เครื่องสายมีตัวควบคุมความตึงของสาย อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนำไปสู่การขยายตัวของเชือกและความตึงลดลง

บทที่ 2 ภาคปฏิบัติ

2. 1. วิธีการกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์

อุปกรณ์จะแสดงในรูป ท่อเรโซแนนซ์เป็นท่อแคบยาว A เชื่อมต่อกับถัง B ผ่านท่อยาง ท่อทั้งสองมีน้ำ เมื่อยก B ขึ้น ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A จะลดลง และเมื่อลดระดับ B ลง ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A จะเพิ่มขึ้น วางส้อมเสียงแบบสั่นที่ด้านบนของ A เมื่อความยาวของคอลัมน์อากาศใน A เกือบเป็นศูนย์ คุณจะไม่ได้ยินเสียงใดๆ เมื่อคอลัมน์ของอากาศที่ A ยาวขึ้น คุณจะได้ยินเสียงความเข้มของเสียงเพิ่มขึ้น ไปถึงระดับสูงสุด แล้วเริ่มจางลง ทำซ้ำขั้นตอนนี้ โดยปรับ B เพื่อให้ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A ทำให้เกิดเสียงสูงสุด จากนั้นวัดความยาว l1 ของเสาอากาศ

เสียงดังเพราะความถี่ธรรมชาติของคอลัมน์อากาศที่มีความยาว l1 เท่ากับความถี่ธรรมชาติของส้อมเสียง ดังนั้นคอลัมน์อากาศจะแกว่งไปพร้อมกัน คุณพบตำแหน่งเรโซแนนซ์แรกแล้ว อันที่จริง ความยาวของอากาศที่แกว่งไปมาค่อนข้างมากกว่าคอลัมน์ของอากาศใน A

ถ้าคุณตก. ยิ่งต่ำลงเพื่อให้ความยาวของคอลัมน์อากาศเพิ่มขึ้น คุณจะพบตำแหน่งอื่นที่เสียงไปถึง ความแข็งแกร่งสูงสุด. กำหนดตำแหน่งนี้ให้แน่ชัดและวัดความยาว l2 ของคอลัมน์อากาศ นี่คือตำแหน่งเรโซแนนซ์ที่สอง เช่นเคย ปลายท่ออยู่ที่ปลายเปิด ส่วนปมอยู่ที่ผิวน้ำ สิ่งนี้สามารถทำได้เฉพาะในกรณีที่แสดงในรูป โดยที่ความยาวของคอลัมน์อากาศในท่อจะมีความยาวคลื่นประมาณ 3/4 (3/4 λ)

การลบการวัดทั้งสองทำให้:

3\4 λ - 1\4 λ = l2 - l1 ดังนั้น 1\2 λ = l2 - l1

ดังนั้น c = ν λ = ν 2 (l2 - l1) โดยที่ ν คือความถี่ของส้อมเสียง นี่เป็นวิธีที่รวดเร็วและแม่นยำในการกำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ

2. 2. การทดลองและการคำนวณ

เครื่องมือและอุปกรณ์ต่อไปนี้ใช้เพื่อกำหนดความเร็วของคลื่นเสียง:

ขาตั้งกล้องอเนกประสงค์;

หลอดแก้วผนังหนาปิดสนิทด้านหนึ่ง ยาว 1.2 เมตร

ส้อมเสียงความถี่ 440 Hz โน้ต "la";

ค้อน;

ขวดน้ำ;

ปทัฏฐาน.

ความคืบหน้าการวิจัย:

1. ฉันประกอบขาตั้งกล้องโดยยึดวงแหวนไว้ที่แขนเสื้อ

2. วางหลอดแก้วในขาตั้งกล้อง

3. โดยการเทน้ำลงในท่อและคลื่นเสียงที่น่าตื่นเต้นบนส้อมเสียง เขาสร้างคลื่นนิ่งในท่อ

4. บรรลุความสูงของเสาน้ำโดยสังเกตได้ซึ่งคลื่นเสียงถูกขยายในหลอดแก้วเพื่อให้สังเกตการสั่นพ้องในหลอด

5. วัดความยาวแรกของปลายท่อที่ปราศจากน้ำ - l2 \u003d 58 cm \u003d 0.58 m

6. เพิ่มน้ำในท่อมากขึ้น (ทำซ้ำขั้นตอนที่ 3, 4, 5) - l1 = 19 cm = 0.19 m

7. ทำการคำนวณตามสูตร: c \u003d ν λ \u003d ν 2 (l2 - l1),

8. s \u003d 440 Hz * 2 (0.58 ม. - 0.19 ม.) \u003d 880 * 0.39 \u003d 343.2 ม. / s

ผลการศึกษาคือความเร็วของเสียง = 343.2 m/s

2. 3. บทสรุปของภาคปฏิบัติ

ใช้อุปกรณ์ที่คุณเลือกกำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ เราเปรียบเทียบผลลัพธ์กับค่าตาราง - 330 m / s ค่าผลลัพธ์จะเท่ากับตารางโดยประมาณ ความคลาดเคลื่อนเกิดจากข้อผิดพลาดในการวัด เหตุผลที่สอง: ค่าแบบตารางจะได้รับที่อุณหภูมิ 00C และในอพาร์ตเมนต์อุณหภูมิของอากาศ = 240C

ดังนั้นจึงสามารถนำวิธีการเสนอในการกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์มาใช้ได้

บทสรุป.

ความสามารถในการคำนวณและกำหนดลักษณะของเสียงนั้นมีประโยชน์มาก จากการศึกษาพบว่าลักษณะของเสียง: ความดัง, แอมพลิจูด, ความถี่, ความยาวคลื่น - ค่าเหล่านี้มีอยู่ในเสียงบางเสียง สามารถนำมาใช้เพื่อกำหนดว่าเราได้ยินเสียงประเภทใด ช่วงเวลานี้. เราต้องเผชิญกับความสม่ำเสมอทางคณิตศาสตร์ของเสียงอีกครั้ง แต่ความเร็วของเสียงแม้ว่าจะสามารถคำนวณได้ก็ตามแต่ก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของห้องและพื้นที่ที่เกิดเสียง

ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาจึงสำเร็จ

สมมติฐานของการศึกษาได้รับการยืนยันแล้ว แต่ในอนาคตจำเป็นต้องคำนึงถึงข้อผิดพลาดในการวัดด้วย

ตามวัตถุประสงค์ของการศึกษานี้สำเร็จ:

กำลังศึกษา พื้นฐานทางทฤษฎีเรื่องนี้;

พบความสม่ำเสมอ

มีการวัดที่จำเป็นแล้ว

คำนวณความเร็วของเสียง

ผลการคำนวณเปรียบเทียบกับข้อมูลตารางที่มีอยู่แล้ว

มีการประเมินผลลัพธ์ที่ได้รับ

จากผลงาน: o เรียนรู้การกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้หลอดเรโซแนนซ์ o พบปัญหา ความเร็วต่างกันเสียงที่ อุณหภูมิต่างกันดังนั้นฉันจะพยายามตรวจสอบปัญหานี้ในอนาคตอันใกล้นี้