§ 61. СВОЙСТВА ЗВУКА. Вопросы
1. Громкость звука связана с энергией колебаний в источнике и в волне, а именно, от амплитуды колебаний.
2. Звуковая волна переносит энергию. Зависит ли тон звука от энергии?
2. Тон звука зависит от частоты колебаний в звуковой волне, а не от энергии колебаний.
3. Звуки низкого или высокого тона имеют большую длину волны в данной среде?
3. В данной среде звуки низкого тона имеют меньшую частоту колебаний, и, соответственно, большую длину волны, чем звуки высокого тона. Так как из формулы V = λ • v следует, что если скорость одинакова, то чем больше частота колебаний, тем меньше длина волны и наоборот.
Источник:
Решебник по физике за 9 класс (И.К.Кикоин, А.К.Кикоин, 1999 год),
задача №61
к главе «ГЛАВА 9. ВОЛНЫ».
Высота тона и громкость звука
Высота тона зависит от того , как часто колеблются источники звука. Чем больше частота колебаний тем громче звук. Самым простой вид колебаний — гармонические колебания. Чистым тоном является звук камертона.
Чистый тон — это звук , совершающий гармонические колебания одинаковой частоты. В музыкальном тоне можно на звук различит два качества — громкость и высоту.
Звуки разных источников ( например разные музыкальные инструменты , человеческий голос , звуки посторонних предметов и т.д ) вместе состовляют совокупность гармонических колебаний разных частот.
Основной частотой называется самая маленькая частота этого многосоставного звука , а звук который ей соответствует и он определенной высоты называется основным тоном.
Обертонами называются все остальные составляющие этого многосоставного звука ( его частота может быть в несколько раз больше частоты основного тона).
Обертоны определяют тембр звука — это то , что нам позволяет различать звуки , например , мы очень легко сможем различить звук телевизора и стиральной машинки , звуки гитары и барабана и т.п.
Высоту звука еще измеряют в мелах — это шкала высот, которая позволяет устанавливать равенство высот двух звуков.
Тоном Шепарда ( акустические иллюзии) называется звук , с кажущейся , то повышающейся , то понижающейся высотой.
Высота звука определяется частотой его основного тона , если частота основного тона больше, то звук громче , если частота основного тона меньше , то и звук будет тише.
Громкость звука
Громкость звука — качество слухового ощущения , которое позволяет располагать все звуки по шкале от тихих до громких.
Сон — единица громкости звука.
1 сон — эта примерная громкость приглушенного разговора , а громкость самолета — 264 сон. Звуки, обладающие еще большей громкостью, будут вызывать болевые ощущения.
Громкость звука зависит от амплитуды колебаний, чем она больше , тем звук будет громче.
Уровень звукового давления измеряется в белах(Б) или в децибелах(Д) — 1/10 часть бела(Б) ,и равен уровню громкости звука, который выражается в фонах.
Громкость выше 180 дБ может вызвать разрыв барабанной перепонки.
Шум, громкий звук, неприятный звук плохо влияют на здоровье человека это происходит из-за того, что нарушен порядк звуков разной громкости, высоты тона и тембра.
Шум — это звуки, в которых присутствуют колебания всевозможных частот.
Чтобы было звуковое ощущение, звуковая волна должна быть минимальной интенсивности , но если интенсивность будет превышать норму, то звук будет не слышен и будет вызывать только болевые ощущения.
Акустика — раздел физики , который изучает звуковые явления.
Звуки бывают двух видов: естественные и искусственные.
Естественные — голос , шум моря, звуки животных и т.д
Искусственные — струна , колокол , дудочка.
Тембр звука
Тембр звука, интонации и тональность. Заставим звучать две разные струны на гитаре или балалайке. Мы услышим разные звуки: один — более низкий, другой — более высокий. Звуки мужского голоса более низкие, чем звуки голоса женщины, звуки баса ниже звуков тенора, сопрано выше альта.
От чего зависит высота звука?
Можно сделать вывод, что высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук.
Чистым тоном называется звук источника, совершающего колебания одной частоты.
Звуки от других источников (например, звуки различных музыкальных инструментов, голоса людей, звук сирены и многие другие) представляют собой совокупность колебаний разных частот, т. е. совокупность чистых тонов.
Самая низкая (т. е. самая малая) частота такого сложного звука называется основной частотой, а соответствующий ей звук определенной высоты — основным тоном (иногда его называют просто тоном). Высота сложного звука определяется именно высотой его основного тона.
Все остальные тоны сложного звука называются обертонами. Обертоны определяют тембр звука, т.е. такое его качество, которое позволяет нам отличать звуки одних источников от звуков других. Например, мы легко отличаем звук рояля от звука скрипки даже в том случае, если эти звуки имеют одинаковую высоту, т. е. одну и ту же частоту основного тона. Отличие же этих звуков обусловлено разным набором обертонов.
Таким образом, высота звука определяется частотой его основного тона: чем больше частота основного тона, тем выше звук.
Тембр звука определяется совокупностью его обертонов.
1.5. Почему существуют различные звуки?
Звуки отличаются друг от друга по громкости, высоте и тембру. Громкость звука зависит частью от удаления уха слушателя от звучащего объекта, а отчасти от амплитуды колебания последнего. Слово амплитуда означает расстояние, которое проходит тело от одной крайней точки до другой во время своих колебаний. Чем больше это расстояние, тем громче звук.
Высота звука зависит от быстроты или частоты колебаний тела. Чем больше колебаний совершает объект за одну секунду, тем выше производимый им звук.
Однако два звука, абсолютно совпадающие по громкости и высоте, могут отличаться друг от друга. Музыкальность звука зависит от числа и силы обертонов, присутствующих в нем. Если заставить струну скрипки колебаться вдоль всей длины так, чтобы при этом не возникало никаких дополнительных колебаний, то будет слышен самый низкий тон, который она только способна произвести. Этот тон называется основным. Однако, если на ней возникнут дополнительные колебания отдельных частей, то появятся дополнительные более высокие ноты. Гармонируя с основным тоном, они создадут особенное, скрипичное звучание. Эти более высокие по сравнению с основным тоном ноты и называются обертонами. Они-то и определяют тембр того или иного звука.
Высота, тембр и громкость звука
Высота звука — свойство звука, определяемое человеком на слух и зависящее в основном от частоты звука, то есть от числа колебаний среды (обычно воздуха) в секунду, которые воздействуют на барабанную перепонку человека. С увеличением частоты колебаний растёт высота звука.
Тембр – это звук, в котором присутствуют колебания разных наборов частот и амплитуд. Основной тон определяет высоту звука, обертоны, накладываясь в определенных соотношениях, придают звуку специфическую окраску – тембр. Можно сказать, что тембр определяется величиной амплитуд отдельных гармоник (т.е. зависит от числа высших гармоник и отношения их амплитуд к амплитуде основной гармоники и не зависит от фаз высших гармоник).
Громкость звука — субъективное восприятие интенсивности звука, которое зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний. уровень звукового давления шёпота человека, находящегося на расстоянии менее 1 метра — (25) дБ; спокойной речи — (40) дБ, вертолёта — (110) дБ, старта ракеты — (145) дБ.