|
|
| Строка 1: |
Строка 1: |
| − | '''Высота, тембр, громкость звука.'''
| |
| | | | |
| − | Слуховые ощущения человека определяются физическими параметрами звуковой волны, воздействующей на орган слуха. Традиционными физиологическими характеристиками воспринимаемого звука являются ''высота'', ''тембр'' и ''громкость''. Выясним, какие физические величины определяют подобную классификацию звуков.
| |
| − |
| |
| − | '''Высота звука''' определяется частотой источника звуковых колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук. Колебаниям малых частот соответствуют низкие звуки.
| |
| − | Например, писк комара соответствует 500—600 взмахам его крыльев в секунду, жужжание шмеля — 220 взмахам.
| |
| − |
| |
| − | [[Изображение:Голос.jpg|thumb|Голос]]
| |
| − | [[Изображение:Диапозон колебаний.jpg|thumb|Диапазон колебаний]]
| |
| − | [[Изображение:Тембр звука.jpg|thumb|Тембр звука]]
| |
| − | [[Изображение:Амплитуда.jpg|thumb|Амплитуда]]
| |
| − |
| |
| − | Колебания голосовых связок певцов могут создавать звуки в диапазоне от 80 до 1400 Гц (табл.) (хотя в эксперименте фиксировались рекордно низкая (44 Гц) и высокая (2350 Гц) частоты).
| |
| − |
| |
| − | В телефоне для воспроизведения человеческой речи используется область частот от 300 до 2000 Гц.
| |
| − |
| |
| − | На рисунке приведен диапазон частот основных мод колебаний некоторых струнных инструментов
| |
| − |
| |
| − | ''Тембр звука.'' Звучание одной и той же ноты в исполнении различных музыкальных инструментов или голоса отличает тембр. Данной ноте соответствует определенный период колебаний. Форма колебаний (или зависимость давления в< создаваемого источником колебаний от времени отличается для разных инструментов (рис. Нота «ля» малой октавы (А3; 220 Гц) в исполнении трубы (а) и скрипки (б))
| |
| − | Это объясняется тем, что любое реальное колебание складывается из гармонических колебаний основной моды и обертонов.
| |
| − | Если колебание струны имеет форму, близкую к треугольной, то его можно представить как сумму трех гармонических колебаний с частотами ν, 3ν, 5ν. Изменение относительной амплитуды колебаний основной моды и обертонов влияет на форму результирующего колебания и соответственно на его тембр (рис. Относительная амплитуда основной моды (220 Гц) и обертонов при исполнении ноты «ля» малой октавы
| |
| − |
| |
| − | а) на фортепиано;
| |
| − |
| |
| − | б) контральто).
| |
| − |
| |
| − | ''Тембр звука'' определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой основной моды и обертонов.
| |
| − |
| |
| − | '''Громкость звука.''' Изменение давления в звуковой волне влияет на ''громкость звука.''
| |
| − |
| |
| − | '''Громкость''' звука зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне.
| |
| − |
| |
| − | Минимальное изменение давления, которое может фиксироваться человеческим ухом, определяет ''порог слышимости.''
| |
| − |
| |
| − | При частоте 1 кГц порог слышимости составляет 10-5Па, или 10-10атм. Подобное изменение давления означает, что человеческое ухо фиксирует амплитуду колебаний молекул порядки 1 нм.
| |
| − |
| |
| − | Максимальное изменение давления, которое еще в состоянии фиксировать человеческое ухо, определяет ''болевой порог.''
| |
| − |
| |
| − | Болевой порог соответствует изменению давления 10-4атм, или 10 Па.
| |
| − |
| |
| − | На практике громкость звука характеризуется ''уровнем интенсивности звука.''
| |
| − |
| |
| − | '''Интенсивность звука — отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.'''
| |
| − |
| |
| − | Единица интенсивности звука — ватт на квадратный метр (Вт/м2).
| |
| − |
| |
| − | Порог слышимости соответствует интенсивности звука I0 = 10-12Вт/м2; болевой порог Iб п = 1 Вт/м2.
| |
| − |
| |
| − | Следовательно, ''болевой порог отличается по интенсивности звука от порога слышимости на'' 12 ''порядков.'' На столько же порядков отличается диаметр Земли от толщины человеческого волоса. Показатель степени k числа 10, характеризующий порядок величины, называется ''десятичным логарифмом:''
| |
| − |
| |
| − | [[Изображение:Десятичный логарифм.jpg|thumb|Десятичный логарифм]]
| |
| − | [[Изображение:Логарифм.jpg|thumb|Логарифм]]
| |
| − | [[Изображение:Логарифм.2jpg.jpg|thumb|Логарифм2]]
| |
| − |
| |
| − | ''Уровень интенсивности звука'' — десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука (единица — белл (Б)):
| |
| − |
| |
| − | На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:
| |
| − |
| |
| − | Подобно тому как 5 м соответствуют 50 дм, единицу уровня интенсивности звука принят I дБ. В таблице приведен уровень интенсивности личных звуков. Увеличение интенсивности звука на 10 дБ примерно удваивает громкость.
| |
| − |
| |
| − | '''Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом.''
| |
| − |
| |
| − | '''Проект:''' [[Организация учебного исследования характеристик звука]]
| |
| − |
| |
| − | [[Категория:Конкурс Школьникам-исследователям]]
| |
