يتم تحديد إدراكنا لدرجة الصوت وخصائصه الأخرى من خلال خصائص الموجة الصوتية. هذه هي نفس الخصائص المتأصلة في أي موجة ميكانيكية ، وهي فترة التذبذبات وترددها وسعتها. لا تعتمد الأحاسيس الذاتية للصوت على طول الموجة وسرعتها. في المقال سوف نحلل فيزياء الصوت. الملعب والجرس - كيف يتم تحديدهما؟ لماذا ندرك أن بعض الأصوات عالية والبعض الآخر هادئ؟ سيتم إعطاء الإجابات على هذه الأسئلة وغيرها في المقالة.
الملعب
ما الذي يحدد الارتفاع؟ لفهم هذا ، دعونا نجري تجربة بسيطة. لنأخذ مسطرة طويلة مرنة ، ويفضل أن تكون من الألومنيوم.
دعنا نضغط على الطاولة ، ودفع الحافة بقوة. دعنا نضغط على الحافة الحرة للمسطرة بإصبعك - سوف ترتجف ، لكن حركتها ستكون صامتة. الآن دعنا نحرك المسطرة أقرب إلينا ، بحيث يبرز الجزء الأصغر منها خارج حافة سطح الطاولة. لنضرب مرة أخرىمسطرة. ستهتز حافتها بشكل أسرع وبسعة أصغر ، وسنسمع صوتًا مميزًا. نستنتج أنه لكي يحدث الصوت ، يجب أن يكون تردد التذبذب على الأقل قيمة معينة. الحد الأدنى لمدى تردد الصوت هو 20 هرتز ، والحد الأعلى هو 20000 هرتز.
لنكمل التجربة. قم بتقصير الحافة الحرة للمسطرة أكثر ، واضبطها على الحركة مرة أخرى. من الملاحظ أن الصوت قد تغير وأصبح أعلى. ماذا تظهر التجربة؟ إنه يثبت اعتماد درجة الصوت على تردد وسعة اهتزازات مصدره.
حجم الصوت
لدراسة الجهارة ، سنستخدم الشوكة الرنانة - وهي أداة خاصة لدراسة خصائص الصوت. هناك شوكات رنانة بأطوال أرجل مختلفة. يهتزون عند ضربهم بمطرقة. تتأرجح الشوكات الرنانة الكبيرة بشكل أبطأ وتنتج صوتًا منخفضًا. الاهتزازات الصغيرة تهتز بشكل متكرر وتختلف في النبرة.
دعنا نضغط على الشوكة الرنانة ونستمع. يضعف الصوت بمرور الوقت. لماذا يحدث هذا؟ يتم تخفيف حجم الصوت بسبب انخفاض سعة اهتزاز أرجل الجهاز. لا تهتز بقوة ، مما يعني أن سعة اهتزازات جزيئات الهواء تتناقص أيضًا. كلما انخفض الصوت ، كان الصوت أكثر هدوءًا. هذه العبارة صحيحة بالنسبة للأصوات ذات التردد نفسه. اتضح أن كلاً من درجة الصوت وحجمه يعتمدان على سعة الموجة.
إدراك الأصوات ذات الأحجام المختلفة
مما سبق يبدو أنه كلما ارتفع الصوت كلما أوضحنانسمع ، التغييرات الأكثر دقة يمكننا إدراكها. هذا ليس صحيحا. إذا كان الجسم يتأرجح بسعة كبيرة جدًا ، ولكن بتردد منخفض ، فسيكون تمييز هذا الصوت سيئًا. والحقيقة هي أنه في النطاق الكامل للسمع (20-20 ألف هرتز) ، أفضل ما يميز أذننا عن الأصوات حوالي 1 كيلو هرتز. السمع البشري هو الأكثر حساسية لهذه الترددات. تبدو مثل هذه الأصوات لنا هي الأعلى. إشارات التحذير ، يتم ضبط صفارات الإنذار بالضبط على 1 كيلو هرتز.
مستوى الصوت لمختلف الأصوات
يعرض الجدول الأصوات الشائعة وارتفاعها بالديسيبل.
| نوع الضوضاء | مستوى الصوت ، ديسيبل |
| تنفس هادئ | 0 |
| الهمس ، حفيف الأوراق | 10 |
| دقات الساعة على بعد 1 متر | 30 |
| محادثة عادية | 45 |
| ضوضاء في المتجر ، محادثة في المكتب | 55 |
| صوت الشارع | 60 |
| كلام عالي | 65 |
| ضوضاء متجر الطباعة | 74 |
| سيارة | 77 |
| حافلة | 80 |
| أداة آلة الهندسة | 80 |
| صراخ عالي | 85 |
| دراجة نارية مع كاتم الصوت | 85 |
| مخرطة | 90 |
| مصنع التعدين | 99 |
| أوركسترا ، سيارة مترو الانفاق | 100 |
| محطة ضاغط | 100 |
| بالمنشار | 105 |
| مروحية | 110 |
| الرعد | 120 |
| محرك نفاث | 120 |
| التثبيت ، قطع الفولاذ (هذا الحجم يساوي حد الألم) | 130 |
| طائرة عند الإطلاق | 130 |
| إطلاق صاروخ (يسبب صدمة قذائف) | 145 |
| صوت بندقية من العيار المتوسط بالقرب من الكمامة (يسبب الاصابة) | 150 |
| الطائرات الأسرع من الصوت (هذا الحجم يؤدي إلى الإصابة وصدمة الألم) | 160 |
تمبر
يتم تحديد درجة ارتفاع الصوت ، كما اكتشفنا ، من خلال تردد الموجة وسعتها. Timbre مستقلة عن هذه الخصائص. لنأخذ مصدرين للصوت من نفس درجة الصوت لنفهم لماذا لديهم جرس مختلف.
ستكون الآلة الأولى عبارة عن شوكة رنانة تصدر صوتًا بتردد 440 هرتز (هذه هي النوتة الموسيقية للأوكتاف الأول) ، والثانية - الفلوت ، والثالثة - الغيتار. باستخدام الآلات الموسيقية ، نقوم بإعادة إنتاج نفس النغمة التي يصدر عنها صوت الشوكة الرنانة. الثلاثة لديهم نفس الدرجة ، ولكن لا يزال الصوت مختلفًا ، ويختلفون في الجرس. ماهو السبب؟ كل شيء عن اهتزازات الموجة الصوتية. تسمى الحركة التي تحدثها الموجة الصوتية للأصوات المعقدة بالذبذبة غير التوافقية. تتذبذب الموجة في مناطق مختلفة بقوة وتردد مختلفين. تسمى هذه النغمات الإضافية التي تختلف في الحجم والنغمة النغمات.
لا تخلط بين الملعب والجرس. فيزياء الصوت هي مثل إذا"مزيج" إضافية ، أعلى للصوت الرئيسي ، نحصل على ما يسمى جرس. يتم تحديده من خلال الحجم وعدد النغمات. تردد النغمات هو مضاعف تردد أدنى نغمة ، أي أنه عدد صحيح من المرات أكبر - 2 ، 3 ، 4 ، إلخ. تسمى النغمة الأدنى النغمة الرئيسية ، وهي التي تحدد درجة الصوت ، وتؤثر النغمات على الجرس.
هناك أصوات لا تحتوي على نغمات إيحائية على الإطلاق ، مثل الشوكة الرنانة. إذا قمت بتصوير حركة الموجة الصوتية على الرسم البياني ، تحصل على موجة جيبية. تسمى هذه الاهتزازات التوافقية. تنبعث الشوكة الرنانة فقط النغمة الأساسية. غالبًا ما يُطلق على هذا الصوت اسم ممل عديم اللون.
عندما يكون للصوت الكثير من النغمات عالية التردد ، يصبح قاسيًا. النغمات المنخفضة تعطي نعومة الصوت ، مخملي. كل آلة موسيقية ، صوت له مجموعة النغمات الخاصة به. إنه مزيج من النغمات الأساسية والنغمات التي تعطي صوتًا فريدًا ، ويمنح الصوت نغمة معينة.
