Visina zvuka, njegova jačina i tembar

Naša percepcija visine zvuka i njegovih drugih svojstava određena je karakteristikama akustičnog vala. To su iste karakteristike koje su inherentne svakom mehaničkom talasu, odnosno periodu, frekvenciji, i amplituda vibracija. Subjektivni osjećaji zvuka ne ovise o dužini i brzini vala. U članku ćemo analizirati fiziku zvuka. Visina i tembar — šta ih određuje? Zašto neke zvukove percipiramo kao glasne, a druge kao tihe? Odgovori na ova i druga pitanja biće dati u članku.

Visina zvuka

Od čega zavisi visina?? Da bismo se izborili sa ovim, hajde da sprovedemo jednostavan eksperiment. Uzmimo fleksibilan dugi vladar, po mogućnosti aluminijum.

Pritisnite ga za sto, snažno gurajući rub. Udarite prstom po slobodnoj ivici ravnala — zadrhtaće, ali njegovo kretanje će ćutati. Sada pomerimo ravnalo bliže sebi, tako da manji deo izlazi preko ivice radne površine. Udarimo ponovo ravnalo. Njegova ivica će vibrirati mnogo brže i sa manjom amplitudom, a čućemo karakterističan zvuk. Zaključujemo: da bi se zvuk pojavio, frekvencija oscilacije mora biti najmanje određena vrijednost. Donja granica the sound frekvencijski opseg je 20 Hz, a gornja granica je 20.000 Hz.

Nastavimo sa iskustvom. Još više skratite slobodni rub ravnala, ponovo ga pokrenite. Uočljivo je da se zvuk promijenio, postao je veći. Koji su dokazi za eksperiment? On dokazuje zavisnost visine zvuka od frekvencije i amplitude vibracija njegovog izvora.

Jačina zvuka

Za proučavanje jačine zvuka koristićemo viljušku za podešavanje-poseban alat za proučavanje svojstava zvuka. Postoje tuning viljuške sa različitim dužinama nogu. Oni vibriraju ako uređaj udarite čekićem. Velike viljuške za podešavanje osciliraju sporije i emituju nizak zvuk. Mališani često vibriraju i razlikuju se po visini tona.

Hajde da pritisnemo viljušku za podešavanje i slušamo. Zvuk vremenom slabi. Zašto se ovo dešava? Jačina zvuka bledi usled smanjenja amplitude oscilacija nogu uređaja. Ne vibriraju toliko, što znači da se smanjuje i amplituda vibracija molekula vazduha. Što je niži, zvuk tiše izlazi. Ova izjava vrijedi za zvukove iste frekvencije. Ispostavilo se da i visina i jačina zvuka zavise od amplitude talasa.

Percepcija zvukova različite glasnoće

Iz navedenog se čini da što je zvuk glasniji, što ga jasnije čujemo, to suptilnije promjene možemo uhvatiti. Ovo nije istina. Ako učinite da tijelo oscilira s vrlo velikom amplitudom, ali niskom frekvencijom, tada će se takav zvuk slabo razlikovati. Činjenica je da u cijelom slušnom rasponu (20-20 hiljada. Hz) naše uvo najbolji razlikuje zvukove oko 1 kHz. Ljudski sluh je najosjetljiviji na ove frekvencije. Takvi zvuci nam se čine najglasnijim. Signali upozorenja, sirene su podešene tačno na 1 kHz.

Nivo jačine različitih zvukova

Tabela prikazuje uobičajene zvukove i njihovu jačinu zvuka u decibelima.

Vrsta buke	Nivo jačine zvuka, dB
Mirno disanje	0
Šapat, šuštanje lišća	10
Otkucavanje sata smještenog na udaljenosti od 1 m	30
Normalan razgovor	45
Buka u trgovini, razgovor u kancelariji	55
Sound of the street	60
Glasni razgovor	65
Buka štamparije	74
Putnički automobil	77
Autobus	80
Mašina za izgradnju mašina	80
A loud scream	85
Motocikl sa prigušivačem	85
Strug	90
Metalurško preduzeće	99
Orkestar, metro car	100
Kompresorska stanica	100
Motorna testera	105
Helikopter	110
Thunder	120
Jet engine	120
Zakivanje, rezni čelik (takva zapremina jednaka je pragu boli)	130
Avion je na startu	130
Lansiranje rakete (izaziva potres mozga)	145
Zvuk hica iz puške srednjeg kalibra u blizini njuške (dovodi do povreda)	150
Supersonični avion (takav obim dovodi do povreda i šok boli)	160

Timbre

Visina i jačina zvuka određeni su, kako smo saznali, frekvencijom i amplitudom talasa. Timbar ne ovisi o ovim karakteristikama. Uzmimo dva izvora zvuka iste visine za razumijevanje, zašto oni imajte drugačiji tembar.

Prvi instrument će biti viljuška za podešavanje, koja će zvučati na frekvenciji od 440 Hz (ovo je la nota prve oktave), drugi-flauta, treći-gitara. Pomoću muzičkih instrumenata reproducirat ćemo istu notu na kojoj zvuči tuning viljuška. Sva tri imaju isti ton, ali i dalje zvuče različito, različito tembar. Šta je razlog? Sve je u vezi sa posebnostima vibracija zvučnog talasa. Pokret koji stvara akustični talas složenih zvukova naziva se neharmonična oscilacija. Talas na različitim lokacijama oscilira različitom snagom i frekvencijom. Ovi dodatni zvuci, koji se razlikuju po zapremini i visini, nazivaju se prizvuci.

Ne brkajte visinu tona i tembar. Fizika zvuka je takva da ako" pomiješate " dodatne, više sa glavnim zvukom, dobijamo ono što se zove tembar. Određuje se po obimu i broju prizvuka. Učestalost prizvuka je višekratnik frekvencije najnižeg tona,. tj. veći je za cijeli broj puta — za 2, 3, 4,. itd. . Najniži ton se naziva glavnim, on određuje visinu tona, a prizvuci utiču na boju tona.

Postoje zvukovi koji uopće ne sadrže prizvuke, na primjer, viljuška za podešavanje. Ako prikažete kretanje njegovog zvučnog talasa na grafikonu, dobićete sinusni talas. Takve oscilacije se nazivaju harmonijski. Tuning viljuška emituje samo glavni ton. Takav se zvuk često naziva dosadnim, bezbojnim.

Kada u zvuku ima puno visokofrekventnih prizvuka, ispada oštro. Niski prizvuci daju zvuku mekoću, baršunastu. Svaki muzički instrument, glas ima sopstveni skup prizvuka. , kombinacija glavnog tona i prizvuka daje jedinstven zvuk, daje zvuku određenu boju tembra.