Звук та його властивості

Звук - фізичне об'єктивне явище. Його джерелом є будь-яке пружне тіло, здатне виробляти механічний вібрації. В результаті утворюються звукові хвилі, які по повітрю досягають людського вуха. Він сприймає хвилі і перетворює їх в нервові імпульси, які передаються в мозок і обробляються його півкулями. В результаті людина усвідомлює певний звук.

Існує три категорії звуків:

1. Музичний – мати певну висоту, об’єм, поштові витрати та інші характеристики; вважаються найбільш організованими, їх відрізняє багатство динамічних і поштові витрати властивості.
2. шум – звуки, висота яких невизначена. До них відносяться шум моря, свист вітру, скрип, клацання та багато інших.
3. Звуки без сфокусованої висоти .

Для створення композицій використовуються лише музичні звуки, зрідка – шуми.

звукові хвилі

Це розрідження і конденсація звуку в пружному, або звукопровідному, середовищі. Коли a механічний виникло коливання тіла, хвиля розходиться через звукопровідне середовище: повітря, воду, газ, різні рідини. Розповсюдження відбувається з різною швидкістю, яка залежить від конкретного середовища та його еластичності. У повітрі цей показник звукової хвилі становить 330-340 м/с, у воді – 1450 м/с.

Звукова хвиля невидима, але чутна людиною, тому що вона впливає на його барабанні перетинки. Для поширення потрібен засіб. Вчені довели, що у вакуумі, тобто просторі без повітря, звукова хвиля може утворюватися, але не поширюватися.

Приймачі звуку

Так називають прилади, які сприймають звукову енергію, вимірюють характеристики звукової хвилі (тиск, інтенсивність, швидкість тощо) і перетворюють її в іншу енергію. Для отримання звуку в різних середовищах використовуються:

• мікрофони – для повітряного простору ;
• геофони – для сприймання звуків земної кори;
• гідрофони – сприймати звук у воді.

Розрізняють природні звукоприймачі – слухові апарати людей і тварин – і технічні. Коли пружне тіло коливається, хвилі, що виникають, через деякий час досягають органів слуху. Барабанна перетинка вібрує з частотою, яка відповідає частоті джерела звуку. Ці тремтіння передаються на слуховий нерв, а він посилає імпульси в мозок для подальшої обробки. Так у людини і тварин виникають певні звукові відчуття.

Технічні звукоприймачі перетворюють акустичний сигнал в електричний. Завдяки цьому звук передається на різні відстані, його можна записувати, посилювати, аналізувати тощо.

Властивості та характеристики звуку

висота

Це характеристика звуку, яка залежить від частоти, з якою вібрує фізичне тіло. Його одиниця вимірювання - герц ( Hz ): кількість періодичних звукових коливань за 1 секунду. Залежно від частоти коливань розрізняють звуки:

• низькочастотний – з невеликою кількістю коливань (не вище 300 Hz );
• в середині -частотні – звуки, що коливаються з частотою 300-3,000 Hz ;
• висока частота – з числом коливань понад 3,000 Hz .

Тривалість

Щоб визначити цю характеристику звуку, необхідно виміряти тривалість коливань тіла, яке видає звук. Музичне звучання триває 0.015-0.02 с. до кількох хвилин. Найдовший звук видає педаль органу.

Об'єм

По-іншому цю характеристику називають потужністю звуку, яка визначається амплітудою коливань: чим вона більша, тим голосніше звук і навпаки. Гучність вимірюється в децибелах (дБ). У музичній теорії градація використовується для позначення сили звуку, з якою необхідно відтворити композицію:

• форте;
• піаніно;
• меццо форте;
• меццо фортепіано;
• фортисимо;
• піанісимо;
• форте-фортісимо;
• piano-pianissimo та ін.

З гучністю звуку в музичній практиці тісно пов’язана ще одна характеристика – динаміка. Завдяки динамічним відтінкам можна надати композиції певну форму.

Вони досягаються майстерністю виконавця, акустичними властивостями приміщення та музичних інструментів.

Інші характеристики

Амплітуда

Це характеристика, яка впливає на гучність звуку. Амплітуда становить половину різниці між максимальним і мінімальним значеннями щільності.

Спектральний склад

Спектр - це розподіл звукової хвилі в частота м в гармонійні коливання. Людське вухо сприймає звук залежно від частот, з яких складається звукова хвиля. Вони визначають висоту: високі частоти дають високі тони і навпаки. Музичне звучання має кілька тонів:

1. Фундаментальний – тон, який відповідає мінімальній частоті із загальної частоти, встановленої для конкретного звуку.
2. Обертон це тон, який відповідає всім іншим Частоти . Є гармонічні обертони с Частоти які кратні основній частоті.

Музичні звуки, що мають однаковий основний тон, розрізняються за їх поштові витрати . Визначається амплітудами і Частоти обертонів, а також збільшенням амплітуди на початку і в кінці звуку.

Інтенсивність

Так називається енергія, яка переноситься звуковою хвилею протягом певного часу через будь-яку поверхню. Від інтенсивності безпосередньо залежить ще одна характеристика – гучність. Визначається амплітудою коливань звукової хвилі. Щодо сприйняття органами слуху людини виділяють поріг чутності – мінімально доступну для сприйняття людиною інтенсивність. Межа, за якою вухо не може сприймати інтенсивність звукової хвилі без болю, називається больовим порогом.

Це також залежить від частоти звуку.

Тембр

Інакше його називають звуковим забарвленням. The поштові витрати на нього впливає кілька факторів: пристрій джерела звуку, матеріал, розмір і форма. Тембр змінюється завдяки різноманітним музичним ефектам. У музичній практиці ця властивість впливає на виразність твору. Тембр надає мелодії характерного звучання.

Про нечутні звуки

Щодо сприйняття людським вухом ультразвуки (з частотою понад 20,000 тис. Hz ) та інфразвуки (нижче 16 кГц). Їх називають нечутними, тому що органи слуху людей їх не сприймають. Деякі тварини чують ультразвук і інфразвук; вони фіксуються приладами.

Особливістю інфразвукової хвилі є здатність проходити через різне середовище, оскільки атмосфера, вода або земна кора погано її поглинають. Тому він поширюється на великі відстані. Джерелами виникнення хвиль у природі є землетруси, сильні вітри, виверження вулканів. Завдяки спеціальним приладам, які вловлюють такі хвилі, можна передбачити появу цунамі та визначити епіцентр землетрусу. Існують і штучні джерела інфразвуку: турбіни, двигуни, підземні та наземні вибухи, постріли.

Ультразвукові хвилі мають унікальну властивість: вони утворюють спрямовані пучки, як світло. Вони добре проводять рідини і тверді тіла, погано - гази. Чим вище частота ультразвуку, тим інтенсивніше він поширюється. У природі з'являється під час гуркоту грому, в шумі водоспаду, дощу, вітру.

Деякі тварини відтворюють його самостійно – кажани, кити, дельфіни та гризуни.

Звуки в житті людини

Людське вухо дуже чутливе завдяки еластичності барабанної перетинки. Пік слухового сприйняття людей припадає на молоді роки, коли ця властивість органу слуху ще не втрачена і людина чує звуки з частотою 20 кГц. У старшому віці люди, незалежно від статі, гірше сприймають звукові хвилі: вони чують лише частоту не більше 12-14 кГц.

Цікаві факти

1. Якщо верхній поріг частот, що сприймаються людським вухом, становить 20,000 тис. Hz , то нижній 16 Hz . Інфразвуки, в яких частота менше, ніж 16 Hz , а також УЗД (понад 20,000 тис Hz ), органи слуху людини не сприймають.
2. ВООЗ встановила, що людина може безпечно слухати будь-який звук гучністю не більше 85 дБ протягом 8 годин.
3. Для сприйняття звуку людським вухом необхідно, щоб він тривав не менше 0.015 секунди.
4. Ультразвук неможливо почути, але його можна відчути. Якщо опустити руку в рідину, яка проводить ультразвук, то виникне різкий біль. Крім того, ультразвук здатний руйнувати метал, очищати повітря, руйнувати живі клітини.

Замість виведення

Звук - основа будь-якого музичного твору. Властивості звуку, його характеристики дають змогу створювати різноманітні композиції. Залежно від висоти, тривалості, гучності, амплітуди або поштові витрати , є різні звуки. Для створення творів використовуються переважно музичні звуки, для яких визначається висота.