21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Звук – это физическое объективное явление. Его источником бывает любое упругое тело, способное производить механические колебания. В результате образовываются звуковые волны, что по воздуху достигают человеческого уха. Оно воспринимает волны и преобразовывает их в нервные импульсы, которые передаются в головной мозг и обрабатываются его полушариями. В результате человек осознает конкретный звук.

Существует три категории звуков:

Для создания композиций используются только музыкальные звуки, изредка – шумовые.

Акусти́ческая
фоне́тика — самостоятельная научная
дисциплина, возникшая на стыке лингвистики,
физики и биоакустики, изучающая физические
свойства речевого сигнала.

Те́мбр
— окраска звука; один из признаков
музыкального звука (наряду с высотой,
громкостью и длительностью).

Высота звука
— характеристика звука как волны:
частота колебаний (воздуха). Звук,
обладающий определённой высотой, в
музыке часто называется тоном.

Сила – зависит от
амплитуды (размаха) колебаний

Гро́мкость
зву́ка —
субъективное восприятие силы звука
(абсолютная величина слухового ощущения).

Длительность
нот — условная
продолжительность звуков, измеряемая
долями, не зависящая от времени.

С
точки зрения акустики, речевые звуки
представляют собой колебания упругой
среды , обладающие определённым спектром,
интенсивностью и диапазоном. Спектр
речевого звука можно разложить на
тоновую (периодическую) и шумовую
(непериодическую) составляющие. Тоновые
звуки образуются при участии голосовых
связок, шумовые — препятствиями в
полости рта.

По
наличию этих составляющих можно провести
классификацию речевых звуков:

Спектр
речевого звука можно разложить на
тоновую (периодическую) и шумовую
(непериодическую) составляющие. Тоновые
звуки образуются при участии голосовых
связок, шумовые — препятствиями в
полости рта. По наличию этих составляющих
можно провести первую классификацию
речевых звуков:

Звук
– распространяющийся в виде продольных
волн колебательное движение частиц
упругой среды: газообразной, жидкой или
твёрдой.

Звуки,
встречающиеся в природе, разделяют на
несколько видов.

Тон
– это
звук, представляющий собой периодический
процесс. Основной характеристикой тона
является частота. Простой
тон создается
телом, колеблющимся по гармоническому
закону (например, камертоном). Сложный
тон создается
периодическими колебаниями, которые
не являются гармоническими (например,
звук музыкального инструмента, звук,
создаваемый речевым аппаратом
человека). Сложный то может быть разложен
на простые . Наименьшая частота V0
такого
разложения соответствует основному
тону.
Остальные гармоники имеют частоты,равные
2 V0,
3
V0
и
т д. Набор частот с указанием их амплитуды
называется акустическим
спектром
. Спектр сложного тона линейчатый

Шум –
это звук, имеющий сложную неповторяющуюся
временную зависимость и представляющий
собой сочетание беспорядочно изменяющихся
сложных тонов (шелест листьев) Спектр
шума сплошной

Звуковой
удар –
это кратковременное звуковое воздействие
(хлопок, взрыв, удар, гром).

Физические
характеристики звука :

Энергетической
характеристикой звука как механической
волны является интенсивность.
Но на практике для оценки звука удобнее
использовать звуковое
давление,
которое дополнительно возникает при
прохождении звуковых волн в жидкостях
или газах. Интенсивность I
и звуковое давление pсвязаны
соотношением

Рассмотренные
характеристики звука являются объективными
характеристиками ,т
к их можно оценивать с помощью приборов

.
В слуховом
ощущении субъективно
(звук оценивается человеком) различаются
высота,
громкость
и тембр
звука. Каждая
из этих характеристик, в свою очередь,
зависит от физических величин, имеющих
объективный смысл: частоты
и интенсивности
звуковой
волны.

Высота тона зависит
от частоты колебаний. Чем больше частота,
тем выше кажется звук.

Музыкальные звуки
с одним и тем же основным тоном различаются
тембром, который, в основном, определяется
частотами и амплитудами обертонов

Громкость звука
зависит от интенсивности звука

Наименьшая
интенсивность звуковой волны, которая
может быть воспринята органами слуха
называется порогом
слышимости
I0.
Наибольшая
интенсивность звуковой волны, при
которой восприятие звука не вызывает
болевого ощущения, называется порогом
болевого
ощущения
или порогом
осязания

Тембр –
это характеристика звукового ощущения,
которая определяется его гармоническим
спектром. Тембр звука зависит от числа
обертонов и от их относительных
интенсивностей.

.
Самый
громкий звук, который способно воспринимать
наше ухо, имеет интенсивность в 1013
раз больше интенсивности самого тихого
звука, который мы еще можем услышать.
Поэтому удобно
сравнивать интенсивности звуков в
логарифмической шкале.
В этой шкале уровень интенсивности
звука выражается в белах
(Б).
Если уровень какого-то звука на 1Б
выше, чем у другого, то отношение
интенсивностей этих звуков равно 10.
Если уровни звуков различаются на 2Б,
то отношение их интенсивностей 102
и т.д.

Обычно уровни
интенсивностей звуков выражают в
децибелах
(дБ):

При
построении шкалы уровней интенсивности
звука значение I0принимают
за начальный уровень шкалы ,любую другую
интенсивность I
выражают через десятичный логарифм ее
отношения к I0
:

или при использовании
децибел

Тебе удивляться нимало не надо,

Что сквозь преграды, глазам ничего не дающие видеть,

Звуки доходят до нас и касаются нашего слуха.

Лукреции Кар. О природе вещей

В прошлой теме говорилось о волне и её основных
характеристиках — период, амплитуда, частота. Также говорилось о длине волны и
скорости её распространения.

Все знают, как разнообразен мир окружающих нас
звуков — это голоса людей, пение птиц, жужжание пчел, гром во время грозы, шум
леса на ветру, звук проезжающих автомобилей, самолетов и т.д.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Общим для всех звуков является то, что порождающие
их тела, т.е. источники звука, колеблются. В этом можно
убедиться на простых опытах. Рассмотрим их.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

На рисунке изображена укрепленная в тисках упругая
металлическая линейка. Известно, что линейка будет издавать звук, если ее
свободную часть привести в колебательное движение. В данном случае колебания
источника звука очевидны.

Обратимся к следующему рисунку. На нем представлено
изображение звучащей струны, концы которой закреплены. Размытие очертаний этой
струны и кажущееся утолщение в середине свидетельствуют о том, что струна
колеблется.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

1. Изогнутый металлический стержень на ножке; 2.
Резонаторный ящик

Рассмотрим следующий прибор — камертон. Он
представляет собой изогнутый металлический стержень на ножке, укрепленный на
резонаторном ящике. Если по камертону ударить мягким молоточком, то камертон
зазвучит. Если к звучащему камертону поднести стеклянную бусинку, подвешенную
на нитке, то она начнет отскакивать от камертона, свидетельствуя о колебаниях
его ветвей.

Различные опыты свидетельствуют о том, что любой
источник звука обязательно колеблется (хотя чаще всего эти
колебания незаметны для глаза). Например, звуки голосов людей и многих животных
возникают в результате колебаний их голосовых связок, звучание духовых
музыкальных инструментов, звук сирены, свист ветра, шелест листьев, раскаты
грома обусловлены колебаниями масс воздуха.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Но далеко не всякое колеблющееся тело является
источником звука. Например, не издает звука колеблющийся грузик, подвешенный на
нити или пружине.

Т.о., звуковые волны (звук) —
это упругие продольные волны, которые, воздействуя на слуховой аппарат
человека, вызывают определенные (слу­ховые) ощущения.

Исследования показали, что человеческое ухо
способно воспринимать как звук механические колебания в пределах от 20 Гц до 20
000Гц (передающиеся обычно через воздух). Поэтому колебания этого
диапазона частот называются звуковыми или акустическими.

Механические колебания, частота которых превышает 20
000 Гц, называются ультразвуковыми, а колебания с частотами менее 20 Гц —
инфразвуковыми.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Следует отметить, что указанные границы звукового
диапазона   условны, так как зависят от возраста людей и индивидуальных
особенностей их слухового аппарата. Обычно с возрастом верхняя частотная
граница воспринимаемых звуков значительно понижается — некоторые пожилые люди
могут слышать звуки с частотами, не превышающими 6000 Гц. Дети же, наоборот,
могут воспринимать звуки, частота которых несколько больше 20 000 Гц.

Колебания, частоты которых больше 20 000 Гц или
меньше 20 Гц, слышат некоторые животные.

В вакууме звуковые волны распрост­раняться
не могут. Для доказательства этого электрический
звонок нужно поме­стить под колокол воздушного насоса. По мере того как
давление воздуха под колоколом уменьшается, звук ослабевает, пока не прекращается
совсем, хотя колебания звонка происходят.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Плохо проводят звук такие материа­лы, как войлок,
пористые панели, прес­сованная пробка и т.д. Эти материалы используют для
звукоизоляции, т.е. для защиты помещений от проникновения в них посторонних
звуков.

Звуковые волны распространяются с конечной скоростью,
которая зависит от особенностей среды: плотности, упругости,
температуры.

Звуковые волны, как и другие
волны, характеризуются такими объективными величинами, как частота,
амплитуда, фаза колебаний, скорость распространения,
длина волны и др. Но, кроме этого, они описываются
тремя субъективными характеристиками. Это — громкость звука, высота
тона и тембр.

Чувствительность человеческого уха различна для
разных частот. Для того, чтобы вызвать звуковое ощущение, волна должна обладать
некоторой минимальной интенсивностью, но если эта интенсивность превышает
определенный предел, то звук не слышен и вызывает только болевые ощущения. Таким
образом, для каждой частоты колебаний существует наименьшая — порог слышимости,
и наибольшая — порог болевого ощущения, интенсивность
звука, которая способна вызвать звуковое ощущение. Область между болевым
порогом и порогом слышимости называется областью слышимости.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Если интенсивность звука — это величина, объективно
характеризующая волновой процесс, то субъективной характеристикой звука
является громкость. Громкость зависит от интенсивности
звука, т.е. определяется квадратом амплитуды колебаний в звуковой волне и
чувствительностью уха. Т.о. чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.

Вторая субъективная характеристика — это высота
тона. Высота тона — это качество звука, определяемое человеком
субъективно на слух и зависящее от частоты звука. Чем больше частота, тем выше
тон звука.

Если звуковые колебания происходят по гармоническому
закону, то они воспринимаются человеком как определенный музыкальный тон.
Различают высокий тон — это колебания высокой частоты. И низкий тон —
это звуки низкой частоты.

Музыкальные звуки с одним и тем же основным тоном
различаются тембром, т.е. характером нарастания амплитуд в начале
звучания и их спадом в конце.

Кроме того, восприятие звука органами слуха зависит
от того, какие частоты входят в состав звуковой волны. Если в звуковой волне
присутствуют колебания всевозможных частот, то люди его воспринимают в виде
шума.

– Звуковые волны— это
упругие продольные волны, которые, воздействуя на слуховой аппарат человека,
вызывают определенные (слу­ховые) ощущения.

– Звуковые волны распространяются с конечной
скоростью, которая зависит от особенностей среды: плотности, упругости,
температуры.

– Звуковые волны, как и другие
волны, характеризуются такими объективными величинами, как частота,
амплитуда, фаза колебаний, скорость распространения, длина волны и др. Но,
кроме этого, они описываются тремя субъективными характеристиками. Это — громкость
звука, высота тона и тембр.

– Громкость зависит от интенсивности звука,
т.е. определяется квадратом амплитуды колебаний в звуковой волне и
чувствительностью уха. Т.е. чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.

– Высота тона — это
качество звука, определяемое человеком субъективно на слух и зависящее от
частоты звука. Чем больше частота, тем выше тон звука.

– Музыкальные звуки с одним и тем же основным тоном
различаются тембром, т.е. характером нарастания амплитуд в начале
звучания и их спадом в конце.

Среди огромного количества различных колебательных и волновых
движений, которые встречаются в природе и технике, особо место в жизни человека
занимают звуковые колебания, или просто звуки. Достаточно сказать, что
окружающий мир наполнен огромным количеством звуков, которые издают люди, птицы
и животные, машины и так далее.

Итак, что же такое звук и как он возникает?

Начнём с того, что раздел физики, в котором изучаются
звуковые явления, называется акустикой.

Многочисленные опыты и наблюдения показали, что общим для
всех тел, издающих звуки является то, что все они совершают колебательные
движения.

Таким образом, звук — это упругие колебания, распространяющиеся
в какой-либо среде.

Для примера, возьмём в качестве среды воздух, а в качестве
источника звука — камертон, который был изобретён в начале восемнадцатого века
английским музыкантом Джоном Шором для настройки музыкальных инструментов.
Камертон представляет собой изогнутый металлический стержень на ножке.

Если ударить по камертону молоточком, то можно услышать
чистый музыкальный звук, который возникает из-за частых колебаний ветвей
камертона, незаметных для глаза. Когда ветвь камертона движется наружу, то она
уплотняет ближайшие молекулы воздуха. Образуется слой сжатого воздуха, который
стремиться расшириться обратно, уплотняя таким образом другие, соседние
молекулы и так далее. Когда же ветвь камертона возвращается обратно, то
создаётся разрежённый слой воздуха. Стремясь его заполнить туда устремляются
соседние молекулы и разряженный слой воздуха точно также перемещается. Чтобы
убедиться, что звучащий камертон действительно колеблется, достаточно поднести
к нему лёгкий шарик, который тут же начнёт отскакивать.

Как и в случае колебаний маятника, камертон может сам
записать свои колебания. Для этого к ножке камертона крепится тонкая
металлическая полоска с остриём, загнутым вниз. При быстром перемещении
закопчённой стеклянной пластинки под ветвями камертона остриё оставляет на
стекле волнообразную линию, которая по форме очень близка к синусоиде.
Следовательно, ножки камертона совершают гармонические колебания.

Источниками звуков могут быть не только твёрдые тела, но и
жидкости, а также газы. Так, например, вода «поёт» в быстрых речках. А
колебаниями масс воздуха обусловлены свист ветра, шелест листьев, раскаты грома
и так далее.

Однако, как подсказывает нам наш жизненный опыт, не всякое
колеблющееся тело издаёт звуки. Так, например, мы не слышим колебания обычного
математического маятника. Всё дело здесь в частоте колебаний, которой характеризуется
колебательная система. Так, наше ухо способно воспринимать только акустические
звуки, то есть колебания, частота которых находится в пределах от шестнадцати
до двадцати тысяч герц. А колебания других частот ощущаются нами в основном как
вибрации, толчки, удары и тому подобное.

Например, звуковые удары возникают при выстреле или взрыве. А
шумы представляют собой последовательность непериодических ударов. Таковы шум
ветра в листьях деревьев, скрип и тому подобное.

Колебания с частотой меньше 16 герц называют инфразвуком.

А колебания с частотой более 20 килогерц называют ультразвуком.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Инфразвук и ультразвук не воспринимаются человеческим ухом.
Лишь представители живой природы способны на это. Так, учёные обнаружили, что
медузы и рыбы воспринимают инфразвуковые волны в диапазоне от 8 до 13 Герц.
Многие животные, например, кошки, собаки и летучие мыши могут издавать и
воспринимать ультразвуки. Ультразвуки самых высоких частот (до 200 килогерц)
способны издавать и воспринимать дельфины.

Широко ультразвук используется и человеком. Например,
ультразвуковое исследование применяется для изучения анатомии и мониторинга
внутриутробного развития плода.

А для определения глубины водоёма или поиска косяков рыбы
используются эхолоты. Это такие приборы, которые излучают ультразвуковые волны
и принимают их после отражения. Принцип работы эхолота следующий: излучатель
даёт короткие сигналы, которые дойдя до дна отражаются и возвращаются на
приёмник. Зная время прохождения сигнала туда и обратно, а также его скорость,
легко вычислить глубину моря. Описанный метод называется эхолокацией.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Звуки, окружающие нас, самые разнообразные. Поэтому для
характеристики звуков используются такие понятия, как громкость, высота и тембр
звука.

Для начала поговорим о громкости звука. Чтобы выяснить от
какой характеристики он зависит, обратимся к опыту. Возьмём два камертона и
ударим по ним молоточками с разной силой. Чем сильнее мы ударим молоточком по
камертону, тем громче будет звук, который мы слышим. Поднеся лёгкий шарик к
ветвям камертонов, легко заметить, что, чем громче звучит камертон, тем с
большей амплитудой колеблется шарик. Следовательно, камертон, звучащий громче,
имеет большую амплитуду колебаний.

Таким образом, громкость звука зависит от амплитуды
колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Единицу громкости звука называют сон (от латинского «сонус» —
звук). Но в практических задачах используется другая, внесистемная единица
уровня громкости — бел или децибел, названная в честь английского изобретателя
Александра Белла.

Мы уже показали, что колебания ветвей камертона являются
гармоническими. Так вот, звук, который мы слышим, когда его источник
совершает гармонические колебания, называется музыкальным или чистым тоном.

Так как большинство звучащих тел создают целый набор звуковых
частот, то для описания создаваемых ими звуков принято использовать целый ряд
терминов.

Так, например, основным тоном называется звук наименьшей
частоты, издаваемый звучащим телом. А обертонами называются звуки более
высоких частот, чем основной тон.

Частоты всех обертонов данного звука в целое число раз больше
частоты его основного тона. Поэтому их ещё называют высшими гармоническими
тонами.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Основной тон голоса человека определяется голосовыми
связками: чем они тоньше и короче, тем больше частота колебаний и выше голос.
Но неповторимость и красоту голоса создают обертоны, которые возникают при
колебаниях не только связок, но и губ, языка.

Если колебания источника звука не являются гармоническими, то
на слух звук имеет ещё одно качество, а именно — специфический оттенок,
называемый тембром.

Тембр определяет неповторимость звуков человеческих голосов и
различных музыкальных инструментов. По различному тембру мы легко распознаем
голос человека, звучание струны гитары или пианино, даже если бы все эти звуки
имели одну и туже громкость и высоту.

Высота звука определяется частотой основного тона: чем
больше частота основного тона, тем выше звук. Поэтому при сравнении голосов
мы говорим о «басе», «теноре» или «альте».

А теперь давайте подумаем: кто в полёте чаще машет крыльями:
шмель, муха или комар?


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Ответ на этот вопрос достаточно простой.  Мы только что
сказали, что чем выше высота тона звука, тем большей частотой колебаний он
вызван. Мы знаем, что комар при полёте издаёт более высокий тон, чем муха или
шмель.

Значит комар и чаще машет крыльями в полёте.

В заключении ещё раз отметим, что слуховой аппарат человека
способен распознавать лишь звуки в определённых интервалах громкости и частоты.
Если в окружающем пространстве находится очень большое количество шумовых
звуков или звуков большой громкости, то говорят об акустическом загрязнении
пространства.

Например, если после звонка в классе начинают говорить
одновременно практически все находящиеся в нём ученики, то услышать, что
говорит даже рядом стоящий человек, достаточно трудно.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Помните, что систематическое воздействие на человека громких
звуков (а особенно шумов), очень плохо сказывается на его здоровье.

Другие характеристики

Это характеристика, влияющая на громкость звука. Амплитуда – это половина разницы между максимальным и минимальным значением плотности.

Спектральный состав

Спектр – это распределение звуковой волны по частотам на гармонические колебания. Человеческое ухо воспринимает звук в зависимости от частот, которые составляют звуковую волну. Они определяют высоту тона: большие частоты дают высокие тона и наоборот. Музыкальный звук имеет несколько тонов:

Музыкальные звуки, у которых один основной тон, различаются благодаря тембру. Он определяется амплитудами и частотами обертонов, а также нарастанием амплитуды в начале и конце звучания.

Интенсивность

Так называют энергию, которая переносится звуковой волной за промежуток времени через какую-либо поверхность. От интенсивности напрямую зависит другая характеристика – громкость. Ее определяет амплитуда колебания в звуковой волне. Относительно восприятия человеческими органами слуха выделяют порог слышимости – минимальную интенсивность, доступную для восприятия человеком. Предел, за которым ухо не может воспринимать интенсивность звуковой волны без болевых ощущений, называется порогом болевого ощущения.

Также он зависит от звуковой частоты.

Тембр

Иначе его называют окраской звука. На тембр влияют несколько факторов: устройство источника звука, материал, размер и форма. Тембр меняется благодаря различным музыкальным эффектам. В музыкальной практике это свойство влияет на выразительность произведения. Тембр придает мелодии характерного звучания.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Звуки в жизни человека

Человеческое ухо весьма чувствительно благодаря эластичности барабанной перепонки. Пик слухового восприятия людей приходится на молодые годы, когда эта характеристика слухового органа еще не утрачена и человек слышит звуки частотой 20кГц. В старшем возрасте люди независимо от пола хуже воспринимают звуковые волны: они слышат только частоту не больше 12-14 кГц.

О неслышимых звуках

Относительно восприятия человеческим ухом выделяют ультразвуки (с частотой выше 20 000 Гц) и инфразвуки (ниже 16 кГц). Они называются неслышимыми, поскольку органы слуха людей их не воспринимают. Ультразвуки и инфразвуки слышны некоторым животным; их записывают приборы.

Особенность инфразвуковой волны – возможность проходить сквозь различную среду, поскольку атмосфера, вода или земная кора плохо ее поглощают. Поэтому она распространяется на большие расстояния. Источниками волны в природе бывают землетрясения, сильные ветры, извержения вулканов. Благодаря специальным приборам, улавливающим такие волны, можно предугадать появление цунами, определить эпицентр землетрясения. Есть также техногенные источники инфразвука: турбины, двигатели, подземные и наземные взрывы, оружейные выстрелы.

У ультразвуковых волн есть уникальное свойство: они образовывают направленные пучки подобно свету. Их хорошо проводят жидкости и твердые тела, плохо – газы. Чем выше у ультразвука частота, с тем большей интенсивностью он распространяется. В природе он появляется при громовых раскатах, в шуме водопада, дождя, ветра.

Некоторые животные самостоятельно воспроизводят его – летучие мыши, киты, дельфины и грызуны.

Свойства и характеристики звука

Это характеристика звука, зависящая от частоты, с которой колеблется физическое тело. Единица ее измерения – герц (Гц): число периодических звуковых колебаний за 1 сек. В зависимости от частоты колебаний выделяют звуки:


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Длительность

Для определения этой характеристики звука необходимо измерить продолжительность колебаний тела, которое издает звук. Музыкальный звук длится от 0,015-0,02 с. до нескольких минут. Самый длинный звук издает органная педаль.

Громкость

По-другому эту характеристику называют силой звука, которая определяется амплитудой колебаний: чем она больше, тем звук получается громче и наоборот. Громкость измеряется в децибелах (дБ). В музыкальной теории для обозначения силы звука, с которой необходимо воспроизводить композицию, используется градация:


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

С громкостью звука в музыкальной практике тесно связана другая характеристика – динамика. Благодаря динамическим оттенкам можно придать композиции определенную форму.

Они достигаются мастерством исполнителя, акустическими свойствами помещения и музыкальных инструментов.

Приемники звука

Так называются устройства, воспринимающие звуковую энергию, измеряющие характеристики звуковой волны (давление, интенсивность, скорость и т. д.) и преобразующие ее в другую энергию. Для приема звука в различной среде применяются:

Существуют природные приемники звука – слуховые аппараты людей и животных – и технические. Когда произошло колебание упругого тела, возникшие вследствие этого волны спустя некоторое время достигают органов слуха. Барабанная перепонка колеблется с частотой, которая соответствует таковой у источника звука. Эти дрожания передаются на слуховой нерв, и он подает импульсы головному мозгу для последующей обработки. Так у человека и животного появляются определенные звуковые ощущения.

Технические приемники звука преображают акустический сигнал в электрический. Благодаря этому звук передается на различное расстояние, его можно записывать, усиливать, анализировать и т. д.

Интересные факты

Это разрежение и сгущение звука в упругой, или звукопроводящей, среде. Когда произошло механическое колебание тела, волна расходится по звукопроводящей среде: воздуху, воде, газу, различным жидкостям. Распространение происходит с различной скоростью, которая зависит от конкретной среды и ее упругости. В воздухе этот показатель звуковой волны составляет 330-340 м/сек, в воде – 1450 м/сек.

Звуковая волна невидима, но слышима человеком, поскольку воздействует на его барабанные перепонки. Для ее распространения необходима среда. Учеными доказано: в вакууме, то есть пространстве без воздуха, звуковая волна может образовываться, но не распространяться.

Свойства звука

В
звуке
различают три основных свойства: силу,
высоту и
тембр.

Сила
звука зависит
от величины амплитуды колебаний. Чем
больше амплитуда, т. е. чем шире размах
колебаний, тем звук силь­нее, и,
наоборот, чем меньше размах, тем меньше
сила звука. Ам­плитуда колебаний
ветвей звучащего камертона постепенно
умень­шается, уменьшается размах
колебаний частиц окружающей среды
(воздуха) и соответственно – сила звука
камертона. Сила звука определяется
величиной давления, которое производит
звуковая волна на единицу поверхности.
Звуковое давление (как и атмосфер­ное)
измеряется в паскалях
(Па),
показывающих, какая сила в нью­тонах
(Н) действует на площадь в квадратных
метрах (м2).
Давле­ние в 1 Па=1Н/1м2.
Давление в 1 атмосферу (атм.) приблизительно
составляет 105
паскалей (Па), т. е. 100 000 Па.

На
практике оказывается более удобным
измерять силу звука не в абсолютных, а
в относительных единицах. При этом
определяют величину отношения данной
силы звука к силе звука, условно при­нятой
за нулевую, т. е. за уровень отсчета. Это
отношение часто вы­ражается огромными
цифрами, поэтому пользуются его
логариф­мом, величина которого
обозначается в белах.
Обычно
применяет­ся единица в десять раз
меньшая – децибел
(дБ).
Если, например, говорят, что сила звука
равна 30 дБ, то это значит, что отношение
данной силы к силе, условно принятой за
нулевую, равно 103,
т. е. 1000, или, другими словами, данная
сила звука в 1000 раз больше нулевой.
Соответственно при 10 дБ это отношение
будет равно 101,
т. е. данная сила звука в 10 раз больше
нулевой, а при 50 дБ величина отношения
равна 105,
или 100 000.

Вообще, для того
чтобы, зная число децибел, определить
ве­личину отношения данной силы звука
к нулевому уровню, нужно число децибел
разделить на 10 и возвести в 10-ю степень,
равную полученному частному. Таблица
1 дает конкретное представление об
уровне интенсивности некоторых звуков
в децибелах.

Тембр
звука. Тембром,
или окраской, звука называют то его
свой­ство, благодаря которому можно
отличить друг от друга одинако­вые
по интенсивности и по высоте звуки,
издаваемые разными ис­точниками.


21 ЗВУК ВИДЫ ЗВУКОВ ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУХОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ И ИХ СВЯЗЬ С ФИЗИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЗВУКА ШКАЛА УРОВНЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЗВУКА

Если взять одну и
ту же ноту с одной и той же силой на
скрипке, на рояле, на трубе, в каждом
случае получается свой характерный
звук. Ни по высоте, ни по силе эти звуки
не отличаются друг от дру­га, но они
разнятся своим оттенком, своей окраской,
или, как гово­рят, своим тембром.

В
природе чистые тоны почти не встречаются.
Все звуки, в том числе музыкальные,
состоят из ряда простых звуков. В
музыкаль­ных звуках различают основной
тон, высота
которого зависит от ос­новной частоты
колебаний источника звука (струны,
голосовых складок), и ряд добавочных
тонов, или
обертонов,
число
колебаний которых относится к частоте
основного тона как 2:1, 3:1, 4:1 и т. д. Обертоны
и придают звукам тембровую
окраску.

Количество и
относительная сила входящих в состав
того или иного звука обертонов зависят
в основном от величины и формы резонаторов,
участвующих в образовании данного
звука. Именно по­этому мы различаем
по тембру звуки, издаваемые различными
му­зыкальными инструментами, и голоса
людей.

Громкость
звука. В
то время как сила звука является его
физичес­ким свойством, громкостью
звука обозначают интенсивность слу­хового
ощущения. Будучи, как и всякое ощущение,
отражением внешней реальности, в данном
случае отражением объективной си­лы
звука, громкость нарастает с увеличением
силы звука и, наобо­рот, убывает с ее
уменьшением. Однако здесь нужно учесть
некото­рые важные особенности,
характеризующие соотношение силы и
громкости звуков. Во-первых, громкость,
как и всякое другое ощу­щение, нарастает
и падает значительно слабее, чем
интенсивность раздражителя, т. е. в
данном случае слабее, чем интенсивность
зву­ка. Так, например, установлено,
что увеличение интенсивности звука на
10 дБ, т. е. в 10 раз, сопровождается
увеличением громкости лишь в 2 раза.
Во-вторых, чувствительность нашего
слуха к звукам раз­ной высоты
неодинакова, вследствие чего звуки
одинаковой интен­сивности, но разной
высоты ощущаются нами с разной громкостью.
Наконец, в-третьих, необходимо отметить,
что ощущение громко­сти зависит от
состояния слухового анализатора и от
общего состоя­ния нервной системы.
Звуки, которые в нормальных условиях
вос­принимаются как средние по
громкости, при повышенной возбуди­мости
нервной системы могут стать чрезвычайно
громкими.

Человек
обладает способностью непосредственно
оценивать громкость звуков. Примером
практического измерения громкости
являются известные музыкальные
обозначения (латинскими бук­вами):
пиано-пианиссимо
(ррр),
пианиссимо
(рр),
пиано
(р),
меццо-пиано
(mр),
меццо-форте
(mf),
форте
(f),
фортиссимо
(ff)
и форте-фортиссимо
(fff).

Каждая последующая
ступень оценивается приблизительно в
два раза громче, чем предыдущая.
Большинство людей могут довольно точно
определять удвоение громкости звука и
уменьшение громко­сти в два раза.
Исследование этой способности используется
для характеристики состояния функции
коркового отдела слухового анализатора.

Вместо вывода

Звук – это основа любого музыкального произведения. Свойства звука, его характеристики дают возможность создавать различные композиции. В зависимости от высоты, длительности, громкости, амплитуды или тембра существуют различные звуки. Для создания произведений используются преимущественно музыкальные звуки, у которых определена высота.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *