Від чого залежить гучність та висота тону. Фізичні параметри звуку
Висота звуку
Висота звуку- властивість звуку, що визначається людиною на слух і залежить в основному від його частоти, тобто від кількості коливань середовища (зазвичай повітря) за секунду, які впливають на барабанну перетинку. Зі збільшенням частоти коливань зростає висота звуку. У першому наближенні суб'єктивна висота звуку пропорційна логарифму частоти - згідно із законом Вебера-Фехнера. Звук, який має певну висоту, у музиці називається тоном.
Основні відомості
Висота звуку - суб'єктивна якість слухового відчуття, поряд з гучністю і тембром, що дозволяє розташовувати всі звуки за шкалою від низьких до високих. Для чистого тону вона залежить головним чином від частоти (зі зростанням частоти висота звуку підвищується), але при суб'єктивному сприйнятті також і його інтенсивності - при зростанні інтенсивності висота звуку здається нижче . Висота звуку із складним спектральним складом залежить від розподілу енергії за шкалою частот.
Одиницями вимірювання висоти звуку в музиці є тон, напівтон, цент.
Також висоту звуку вимірюють у крейдах - шкалі висот, різницю між якими слухач сприймає як рівну. Тону із частотою 1 кГц та звуковим тиском 2·10 −3 Па приписують висоту 1000 крейд; в діапазоні 20 Гц – 9000 Гц укладається близько 3000 крейд. Вимірювання висоти довільного звуку засноване на здатності людини встановлювати рівність висот двох звуків або їх відношення (у скільки разів один звук вищий або нижче за інший).
Вимірювання
Висота звуку вимірюється за відносною шкалою: октави, усередині октав – ноти. Октава - це музичний інтервал, що відповідає відношенню частот двох звуків, що дорівнює 2. (Тобто для ноти з тією ж назвою в наступній октаві частота, виражена в герцах, буде рівно в 2 рази вище, ніж у поточній октаві).
Всередині октави найменший музичний інтервал - напівтон (музичний інтервал між двома найближчими нотами в октаві, приблизно відповідний відношенню частот двох звуків, що дорівнює . «Приблизно», тому що в природі ноти всередині октави розташовані нерівномірно (див. Піфагорейський).
Відповідність нот у октавах конкретним частотам (герцах) задається стандартами.
У всьому діапазоні значень висот їх отримати можна за допомогою інтервалів між короткими імпульсами, наприклад одиночними відліками інтенсивності дискретного часу t = ndt, де dt =22,7 мкс.
Звук з висотою , що здається постійно підвищується або знижується -- один з видів акустичних ілюзій -- називається тоном Шепарда .
Частотні сигнали складного спектра без основної частоти (першої гармоніки у спектрі) називаються резидуальними. Сприйняття висоти частотного сигналу збігається зі сприйняттям висоти резидуальної версії такого ж сигналу.
Примітки
Література
- Газарян З. У світі музичних інструментів: Кн. для учнів ст. класів. - 2-ге вид. - М: Просвітництво, 1989. - 192 с.: іл.
Див. також
- Критична смуга слуху
- Зміна висоти звуку ( англ.)
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Висота звуку" в інших словниках:
Форма сприйняття людиною частоти коливань тіла, що звучить. Зі зростанням частоти висота звуку збільшується. * * * ВИСОТА ЗВУКУ ВИСОТА ЗВУКУ, якість звуку, форма сприйняття людиною частоти коливань тіла, що звучить. Зі зростанням частоти висота звуку. Енциклопедичний словник
висота звуку- суб'єктивне якість звуків, обумовлене їх частотою. По частоті звуки можуть визначатися як низькі чи високі. Словник практичного психолога. М: АСТ, Харвест. С. Ю. Головін. 1998. висота звуку... Велика психологічна енциклопедія
Якість звуку, форма сприйняття людиною частоти коливань тіла, що звучить. Зі зростанням частоти висота звуку збільшується... Великий Енциклопедичний словник
Якість звуку, що визначається людиною суб'єктивно на слух і залежить в осн. від частоти звуку. Зі зростанням частоти Ст з. збільшується (тобто звук стає «вище»), із зменшенням частоти знижується. У невеликих межах Ст з. змінюється також у… Фізична енциклопедія
Суб'єктивне якість звуків, обумовлене їх частотою, тобто. числом коливань за секунду. На цій підставі звуки можуть бути визначені як низькі чи високі. Як одиниця висоти звуку виступає крейда. Психологічний словник
Висота звуку- Характеристика слухового сприйняття, що дозволяє розподілити звуки за шкалою від низьких до високих частот. Залежить переважно від частоти, але також від величини звукового тиску та форми хвилі звуку. Російська енциклопедія з охорони праці
висота звуку- Якісна характеристика звуку за частотою коливань, що визначається органолептичним методом за допомогою слуху. [ГОСТ 24415 80] Тематики піаніно … Довідник технічного перекладача
ВИСОТА ЗВУКУ- ВИСОТА ЗВУКУ. Суб'єктивна характеристика сприйняття звуків, що визначається їх частотою (числом коливань за одиницю часу). Ця кількісна характеристика слухового відчуття дозволяє розташувати звуки від низьких до високих. Див. слух, тембр. Новий словникметодичних термінів та понять (теорія та практика навчання мов)
Якщо малюка, звичайно такого, який чув раніше, як грають на роялі, бачив поблизу клавіші, попросити зобразити на інструменті пташку, то він почне швидко перебирати клавіші на правій стороніклавіатури, щоб отримати високі звуки. Якщо ж… … Музичний словник
висота звуку- Залежить не тільки від частоти основного тону, але і від низки додаткових факторів, таких, як гучність, тривалість і спектральний склад звучання. Висота звуку складного сигналу визначається найнижчою (основною) частотою, або наявною. Російський індекс до Англо-російському словникз музичної термінології
Запитання.
1. На малюнку 70 розкажіть, як досліджувалась залежність висоти звуку від частоти коливань його джерела. Який висновок було зроблено?
У досліді на рис. 70 маємо лінійку, затиснуту в лещата, і що видає звук при коливанні. Переміщуючи лінійку в лещатах, таким чином, щоб її шматок, що коливається, зменшився, ми помічаємо що при коливанні більш короткої частини лінійки звук, що видається нею, стає вище, а частота коливань збільшується. З цього досвіду можна дійти невтішного висновку, що зі збільшенням частоти коливань збільшується висота звука.
2. З якою метою ставився досвід, зображений на малюнку 75? Опишіть, як цей досвід проводився і який був зроблений висновок.
У досліді на рис. 75 при дотику картонної пластини з зубчастим диском, що обертається, чується звук, що лунає в результаті коливань пластини. При збільшенні швидкості обертання зубчастого диска збільшується частота коливань і збільшується висота звуку.
3. Як на досвіді переконатися, що з двох камертонів більше високий звуквидає той, у якого більша власна частота? (Частоти на камертонах не вказано).
Камертон з вищим звуком на закопченої платівці залишатиме частіший слід, тобто. коливається з більшою частотою (див. мал. 76)
4. Від чого залежить висота звуку?
Висота звуку залежить від частоти коливань.
5. Що називається чистим тоном?
Чистим тоном називається звук джерела, що робить грмонічні коливання однієї частоти.
6. Що таке основний тон та обертони звуку?
Основний тон - частотна складова складного звуку з найнижчою (малою) частотою коливання.
Обертони – сукупність частотних складових звуку без його основного тону. Частоти обертонів кратні частоті основного тону.
7. Чим визначається висота звуку?
Висота звуку визначається заввишки основного тону.
8. Що таке тембр звуку і що він визначається?
Тембр звуку – обертонове забарвлення звуку; специфічна характеристика музичного звуку. Тембр звуку визначається сукупністю його обертонів.
Вправи.
1. Яка комаха частіше махає крилами в польоті – джміль, комар чи муха? Чому ви так думаєте?
Чим вища частота, тим вищий звук. Отже комар, махає крилами частіше.
2. Зуби обертається циркулярної пилкистворюють у повітрі звукову хвилю. Як зміниться висота звуку, що видається пилкою, при її неодруженому ході, якщо на ній почати розпилювати товсту дошку із щільної деревини? чому?
Висота звуку зменшиться, т.к. зменшиться частота обертання циркулярної пилки.
3. Відомо, що чим тугіше натягнута струна на гітарі, тим вищий звук вона видає. Як зміниться висота звучання гітарних струн за значного підвищення температури навколишнього повітря? Відповідь поясніть.
При підвищенні температури гітарна струна розтягується, отже, збільшується період коливань, а значить зменшується частота та висота звуку.
Звуку, тобто від кількості коливань середовища (зазвичай повітря) за секунду, які впливають на барабанну перетинку людини. Зі збільшенням частоти коливань зростає висота звуку. У першому наближенні суб'єктивна висота звуку пропорційна логарифму частоти - згідно із законом Вебера-Фехнера.
Основні відомості
Висота звуку - суб'єктивна якість слухового відчуття людини, поряд з гучністю і тембром, що дозволяє розташовувати всі звуки за шкалою від низьких до високих. Для чистого тону (що це?)вона залежить головним чином від частоти (зі зростанням частоти висота звуку підвищується), але при суб'єктивному сприйнятті - також і його інтенсивності (амплітуди?) - при зростанні інтенсивності висота звуку здається нижче . Висота звуку зі складним спектральним складом залежить від розподілу енергії за частотою.
Частотні сигнали складного спектру без основної частоти (першої гармоніки у спектрі) називаються резидуальними. Сприйняття висоти частотного сигналу збігається з сприйняттям висоти резидуальної версії такого ж сигналу.
Напишіть відгук про статтю "Висота звуку"
Примітки
Література
- Haynes B., Cooke P.R. Pitch // The New Grove Dictionary of Music and Musicians. London; Нью-Йорк, 2001.
Див. також
Уривок, що характеризує Висота звуку
Джерело цієї надзвичайної сили прозріння у сенс досконалих явищ лежав у тому народному почутті, яке він носив у собі у всій чистоті та силі його.Тільки визнання в ньому цього почуття змусило народ такими дивними шляхами з у немилості старого, що знаходиться, вибрати його проти волі царя в представники народної війни. І тільки це почуття поставило його на ту високу людську висоту, з якою він, головнокомандувач, спрямовував усі свої сили не на те, щоб убивати та винищувати людей, а на те, щоб рятувати та шкодувати їх.
Проста, скромна і тому істинно велична постать ця не могла лягти в ту брехливу форму європейського героя, який уявно управляє людьми, яку придумала історія.
Для лакея не може бути великої людини, тому що у лакея своє уявлення про велич.
5 листопада був перший день так званої Красненської битви. Перед вечором, коли вже після багатьох суперечок та помилок генералів, що зайшли не туди, куди треба; після розсилок ад'ютантів з протизамовленнями, коли вже стало зрозуміло, що ворог скрізь біжить і битви не може бути і не буде, Кутузов виїхав з Червоного і поїхав до Доброго, куди було переведено сьогодні головну квартиру.
День був ясний, морозний. Кутузов з величезною свитою незадоволених ним генералів, що шушукалися за ним, верхи на своїй жирній білій конячці їхав до Доброго. По всій дорозі юрмилися, відігріваючись біля вогнищ, партії взятих сьогодні французьких полонених (їх узято було цього дня сім тисяч). Недалеко від Доброго величезний натовп обірваних, обв'язаних і закутаних чим попало полонених гули говіркою, стоячи на дорозі біля довгого ряду відпружених французьких знарядь. При наближенні головнокомандувача говірка замовкла, і всі очі витріщилися на Кутузова, який у своїй білій з червоним околишем шапці і ватній шинелі, що горбом сидів на його сутулих плечах, повільно рухався по дорозі. Один із генералів доповідав Кутузову, де взяті знаряддя та полонені.
Кутузов, здавалося, чимось стурбований і не чув слів генерала. Він невдоволено мружився й уважно й пильно вдивлявся в ті постаті полонених, які мали особливо жалюгідний вигляд. Більшість осіб французьких солдатів були понівечені відмороженими носами і щоками, і майже всі мали червоні, розпухлі й гнійні очі.
Одна купка французів стояла близько біля дороги, і двоє солдатів – обличчя одного з них було вкрите болячками – розривали руками шматок. сирого м'яса. Щось було страшне і тварина в тому побіжному погляді, який вони кинули на проїжджаючих, і в тому злісному вираженні, з яким солдат з болячками, глянувши на Кутузова, одразу ж відвернувся і продовжував свою справу.
Кутузов довго уважно подивився на цих двох солдатів; ще більше скривившись, він примружив очі і роздумливо похитав головою. В іншому місці він помітив російського солдата, який, сміючись і тремтячи по плечу француза, щось ласкаво говорив йому. Кутузов знову з тим самим виразом похитав головою.
- Що ти говориш? Що? - спитав він у генерала, який продовжував доповідати і звертав увагу головнокомандувача на французькі знамена, що стояли перед фронтом Преображенського полку.
– А, прапори! - Сказав Кутузов, мабуть насилу відриваючись від предмета, що займав його думки. Він розсіяно озирнувся. Тисячі очей з усіх боків, чекаючи його слова, дивилися на нього.
Перед Преображенським полком він зупинився, важко зітхнув і заплющив очі. Хтось із почту махнув, щоб солдати, що тримали прапори, підійшли і поставили їх держаками прапорів навколо головнокомандувача. Кутузов помовчав кілька секунд і, мабуть, неохоче, підкоряючись необхідності свого становища, підняв голову і почав говорити. Натовпи офіцерів оточили його. Він уважним поглядом обвів гурток офіцерів, дізнавшись деяких із них.
– Дякую всім! - Сказав він, звертаючись до солдатів і знову до офіцерів. У тиші, що запанувала навколо нього, чітко чути були його слова, що повільно вимовлялися. – Дякую всім за важку та вірну службу. Перемога досконала, і Росія вас не забуде. Вам слава навіки! - Він помовчав, озираючись.
- Нагни, нагни йому голову те, - сказав він солдатові, що тримав французького орла і ненароком опустив його перед прапором преображенців. - Нижче, нижче, то ось. Ура! хлопці, – швидким рухом підборіддя зверніться до солдатів, промовив він.
За допомогою даного виду уроку ви зможете вивчити тему «Джерела звуку. Звукові коливання. Висота, тембр, гучність. На цьому занятті ви дізнаєтесь, що таке звук. Також ми розглянемо діапазони звукових коливань, що сприймаються людським слухом. Визначимо, що може бути джерелом звуку та які необхідні умови для його виникнення. Також вивчимо такі характеристики звуку, як висота, тембр та гучність.
Тема уроку присвячена джерелам звуку, звуковим коливанням. Поговоримо ми і про характеристики звуку - висоту, гучність і тембр. Перш ніж говорити про звук, про звукові хвилі, давайте згадаємо, що механічні хвилі поширюються в пружних середовищах. Частина поздовжніх механічних хвиль, яка сприймається людськими органами слуху, називається звуком, звуковими хвилями. Звук - це механічні хвилі, що сприймаються людськими органами слуху, які викликають звукові відчуття. .
Досліди показують, що людське вухо, органи слуху людини сприймають коливання частот від 16 Гц до 20000 Гц. Саме цей діапазон ми називаємо звуковим. Звичайно, існують хвилі, частота яких менше 16 Гц (інфразвук) та більше 20000 Гц (ультразвук). Але цей діапазон ці розділи людським вухом не сприймаються.
Рис. 1. Діапазон чутності людського вуха
Як ми говорили, області інфразвуку та ультразвуку людськими органами слуху не сприймаються. Хоча можуть сприйматися, наприклад, деякими тваринами, комахами.
Що таке ? Джерелами звуку можуть бути будь-які тіла, які здійснюють коливання з звуковою частотою(від 16 до 20000 Гц)
Рис. 2. Затиснута в тиски лінійка, що коливається, може бути джерелом звуку
Звернемося до досвіду та подивимося, як утворюється звукова хвиля. Для цього нам буде потрібна металева лінійка, яку ми затиснемо в лещата. Тепер, впливаючи на лінійку, ми зможемо спостерігати коливання, але жодного звуку не чуємо. І тим не менше навколо лінійки створюється механічна хвиля. Зверніть увагу, коли лінійка зміщується в один бік, утворюється ущільнення повітря. В інший бік – теж ущільнення. Між цими ущільненнями утворюється розряд повітря. Поздовжня хвиля - це і є звукова хвиля, що складається з ущільнень та розряджень повітря. Частота коливань лінійки в даному випадку менша за звукову частоту, тому ми не чуємо цієї хвилі, цього звуку. На основі досвіду, який ми щойно поспостерігали, наприкінці XVIII століття було створено прилад, який називається камертон.
Рис. 3. Поширення поздовжніх звукових хвиль від камертону
Як ми переконалися, звук з'являється внаслідок коливань тіла зі звуковою частотою. Поширюються звукові хвилі на всі боки. Між слуховим апаратом людини та джерелом звукових хвиль обов'язково має бути середовище. Це середовище може бути газоподібним, рідким, твердим, але це обов'язково повинні бути частинки, здатні передавати коливання. Процес передачі звукових хвиль має обов'язково відбуватися там, де є речовина. Якщо речовини немає, жодного звуку ми не почуємо.
Для існування звуку потрібні:
1. Джерело звуку
2. Середа
3. Слуховий апарат
4. Частота 16-20000 Гц
5. Інтенсивність
Тепер перейдемо до обговорення параметрів звуку. Перша – це висота звуку. Висота звуку -характеристика, що визначається частотою коливань. Чим більша частота у тіла, яке виробляє коливання, тим звук буде вищим. Давайте знову звернемося до лінійки, затиснутої в лещата. Як ми вже говорили, ми бачили вагання, але не чули звуку. Якщо тепер довжину лінійки зробити менше, то ми чутимемо звук, але побачити коливання буде набагато складніше. Подивіться на лінійку. Якщо ми подіємо на неї зараз, звуку ніякого ми не почуємо, зате спостерігаємо коливання. Якщо вкоротимо лінійку, ми почуємо звук певної висоти. Ми можемо зробити довжину лінійки ще коротшою, тоді ми почуємо звук ще більшої висоти (частоти). Те саме ми можемо поспостерігати і з камертонами. Якщо ми візьмемо великий камертон (він ще називається демонстраційний) і вдаримо по ніжках такого камертону, можемо спостерігати коливання, але звуку не почуємо. Якщо візьмемо інший камертон, то, вдаривши по ньому, почуємо певний звук. І наступний камертон, справжній настроювальний камертон, який використовується для настроювання музичних інструментів. Він видає звук, відповідний ноте ля, або, як ще кажуть, 440 Гц.
Наступна характеристика- Тембр звуку. Тембромназивається забарвлення звуку. Як можна проілюструвати цю характеристику? Тембр - це те, чим відрізняються два однакові звуки, виконані різними музичними інструментами. Ви всі знаєте, що нот у нас лише сім. Якщо ми почуємо ту саму ноту ля, взяту на скрипці та на фортепіано, то ми відрізнимо їх. Ми одразу зможемо сказати, який інструмент цей звук створив. Саме цю особливість – забарвлення звуку – і характеризує тембр. Треба сказати, що тембр залежить від цього, які відтворюються звукові коливання, крім основного тону. Справа в тому, що довільні звукові коливання є досить складними. Вони складаються із набору окремих коливань, кажуть спектру коливань. Саме відтворення додаткових коливань (обертонів) і характеризує красу звучання того чи іншого голосу чи інструменту. Тембрє одним з основних та яскравих проявів звуку.
Ще одна характеристика – гучність. Гучність звуку залежить від амплітуди коливань. Давайте подивимося і переконаємось, що гучність пов'язана з амплітудою коливань. Тож візьмемо камертон. Зробимо таке: якщо вдарити по камертону слабко, то амплітуда коливань буде невеликою і звук буде тихий. Якщо тепер по камертону вдарити сильніше, то звук набагато голосніше. Це з тим, що амплітуда коливань буде набагато більше. Сприйняття звуку - річ суб'єктивна, залежить від цього, який слуховий апарат, яке самопочуття людини.
Список додаткової літератури:
А чи так добре знайомий вам звук? //Квант. - 1992. - № 8. - C. 40-41. Кікоін А.К. Про музичні звуки та їх джерела // Квант. - 1985. - № 9. - С. 26-28. Елементарний підручник з фізики. За ред. Г.С. Ландсберг. Т. 3. – М., 1974.
Звукові хвилі, як інші хвилі, характеризуються такими об'єктивними величинами, як частота, амплітуда, фаза коливань, швидкість поширення, інтенсивність звуку та інші. Але. крім того, вони описуються трьома суб'єктивними характеристиками. Це - гучність звуку, висота тону та тембр.
Чутливість людського вуха різна для різних частот. Для того щоб викликати звукове відчуття, хвиля повинна мати деяку мінімальну інтенсивність, але якщо ця інтенсивність перевищує певну межу, то звук не чутний і викликає тільки больове відчуття. Таким чином, для кожної частоти коливань існує найменша (поріг чутності)і найбільша (поріг больового відчуття) інтенсивність звуку, здатна викликати звукове відчуття. На малюнку 15.10 представлена залежність порогів чутності та больового відчуття від частоти звуку. Область, розташована між цими двома кривими, є областю чутності.Найбільша відстань між кривими посідає частоти, яких вухо найбільш чутливо (1000-5000 Гц).
Якщо інтенсивність звуку – величина, що об'єктивно характеризує хвильовий процес, то суб'єктивної характеристикою звуку є гучність Гучність залежить від інтенсивності звуку, тобто. визначається квадратом амплітуди коливань у звуковий хвиліта чутливістю вуха (фізіологічними особливостями). Оскільки інтенсивність звуку \(~I \sim A^2,\) то що більше амплітуда коливань, то гучніше звук.
Висота тону- якість звуку, що визначається людиною суб'єктивно на слух і залежить від частоти звуку. Чим більша частота, тим вищий тон звуку.
Звукові коливання, що відбуваються за гармонічним законом, з певною частотою, сприймаються людиною як певний музичний тон.Коливання високої частоти сприймаються як звуки високого тону,звуки низької частоти - як звуки низького тону.Діапазон звукових коливань, що відповідає зміні частоти коливань у два рази, називається октавою.Так, наприклад, тон "ля" першої октави відповідає частоті 440 Гц, тон "ля" другої октави - частоті 880 Гц.
Музичним звукам відповідають звуки, що видаються тілом, що гармонійно вагається.
Основним тономскладного музичного звуку називається тон, що відповідає найменшій частоті, яка є в наборі частот даного звуку. Тони, що відповідають іншим частотам у складі звуку, називаються обертонами.Якщо частоти обертонів кратні частоті \(~\nu_0\) основного тону, то обертони називаються гармонічними, причому основний тон із частотою \(~\nu_0\) називається першою гармонікою,обертон з наступною частотою \(~2 \nu_0\) - другий гармонікоюі т.д.
Музичні звуки з тим самим основним тоном відрізняються тембром, який визначається наявністю обертонів - їх частотами і амплітудами, характером наростання амплітуд на початку звучання та його спадом наприкінці звучання.
При одній висоті тону звуки, що видаються, наприклад, скрипкою та піаніно, відрізняються тембром.
Сприйняття звуку органами слуху залежить від цього, які частоти входять до складу звукової хвилі.
Шуми- це звуки, що утворюють суцільний спектр, що з набору частот, тобто. в шумі присутні коливання різних частот.
Література
Аксенович Л. А. Фізика в середній школі: Теорія. Завдання. Тести: Навч. посібник для установ, які забезпечують отримання заг. середовищ, освіти/Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракіна, К. С. Фаріно; За ред. К. С. Фаріно. – Мн.: Адукація i виховання, 2004. – С. 431-432.
Loading...