A hang hangmagassága, hangereje és hangzása

A hangmagasság érzékelését és egyéb tulajdonságait az akusztikus hullám jellemzői határozzák meg. Ezek ugyanazok a jellemzők, amelyek minden mechanikai hullámban rejlenek, nevezetesen az időszak, a frekvencia, a rezgések amplitúdója. A hang szubjektív érzékelése nem függ a hullám hosszától és sebességétől. A cikkben elemezzük a hang fizikáját. Magasság és timbre — mi határozza meg őket? Miért érzékeljük egyes hangokat olyan hangosnak, másokat pedig csendesnek? Ezekre a kérdésekre adott válaszokat a cikk tartalmazza.

Hangmagasság

Mitől függ a magasság?? Ennek kezelésére végezzünk egy egyszerű kísérletet. Vegyünk egy rugalmas hosszú vonalzót, lehetőleg alumíniumot.

Az asztalhoz nyomjuk, erősen nyomva a szélét. Ujjával nyomja meg a vonalzó szabad szélét — remeg, de mozgása néma lesz. Most közelebb hozzuk a vonalzót, hogy egy kisebb része kinyúlik a pult szélén. Nyomjuk meg újra az uralkodót. A széle sokkal gyorsabban és kisebb amplitúdóval rezeg, és jellegzetes hangot hallunk. Megállapítottuk: ahhoz, hogy egy hang megjelenjen, az oszcillációs frekvenciának legalább egy bizonyos értéknek kell lennie. Az alsó határ a hang a frekvenciatartomány 20 Hz, a felső határ pedig 20 000 Hz.

Folytassuk a tapasztalatot. Rövidítse még jobban a vonalzó szabad szélét, állítsa újra mozgásba. Észrevehető, hogy a hang megváltozott, magasabb lett. Mi a kísérlet bizonyítéka? Bizonyítja, hogy a hangmagasság függ a forrás rezgéseinek frekvenciájától és amplitúdójától.

Hangerő

A hangerő tanulmányozásához hangvillát fogunk használni — egy speciális eszközt a hang tulajdonságainak tanulmányozására. Vannak hangvillák, különböző hosszúságú lábakkal. Rezegnek, ha kalapáccsal ütik meg a készüléket. A nagy hangvillák lassabban rezegnek, alacsony hangot bocsátanak ki. A kicsik gyakran rezegnek, hangmagasságban különböznek egymástól.

Nyomjuk meg a hangvillát és hallgassuk meg. A hang idővel gyengül. Miért történik ez? A hang hangereje elhalványul az eszköz lábainak oszcillációjának amplitúdójának csökkenése miatt. Nem rezegnek annyira, ami azt jelenti, hogy a levegőmolekulák rezgéseinek amplitúdója is csökken. Minél alacsonyabb, annál csendesebb a hang. Ez az állítás igaz az azonos frekvenciájú hangokra. Kiderül, hogy mind a hang magassága, mind a hangereje a hullám amplitúdójától függ.

A különböző hangosságú hangok észlelése

A fentiekből úgy tűnik, hogy minél hangosabb a hang, annál tisztábban halljuk, annál finomabb változásokat tudunk elkapni. Ez nem igaz. Ha a testet nagyon nagy amplitúdóval, de alacsony frekvenciával oszcillálja, akkor egy ilyen hang rosszul megkülönböztethető. Az a tény ,hogy a teljes hallástartományban (20-20 ezer. Hz) fülünk legjobb 1 kHz körüli hangokat különböztet meg. Az emberi hallás a legérzékenyebb ezekre a frekvenciákra. Az ilyen hangok számunkra a leghangosabbnak tűnnek. Figyelmeztető jelek, a szirénák pontosan 1 kHz-re vannak hangolva.

Különböző hangok hangereje

A táblázat a közös hangokat és azok hangerejét mutatja decibelben.

Hangszín

A hang magasságát és hangerejét, amint kiderült, a hullám frekvenciája és amplitúdója határozza meg. A hangszín nem függ ezektől a jellemzőktől. Vegyünk két hangforrást ugyanabból a hangmagasságból, hogy megértsük, miért ők van egy másik hangszín.

Az első hangszer egy hangvilla lesz, amely 440 Hz frekvencián hangzik (ez az első oktáv la hangja), a második-fuvola, a harmadik-gitár. Hangszerekkel ugyanazt a hangot reprodukáljuk, amelyen a hangvilla hangzik. Mindháromnak ugyanaz a hangmagassága, de mégis másképp hangzik, különböző hangszín. Mi az oka? Ez a hanghullám rezgések sajátosságairól szól. A komplex hangok akusztikus hullámának mozgását nem harmonikus oszcillációnak nevezzük. A hullám különböző helyeken különböző erősséggel és frekvenciával oszcillál. Ezeket a további hangokat, amelyek hangerőben és hangmagasságban különböznek, felhangoknak nevezzük.

Ne keverje össze a hangmagasságot és a hangszínt. A hang fizikája olyan, hogy ha további, magasabbakat" keverünk " a fő hanghoz, akkor megkapjuk az úgynevezett hangzást. A hangerőt és a felhangok számát határozza meg. A felhangok gyakorisága a legalacsonyabb hang frekvenciájának többszöröse,. azaz. ez nagyobb egy egész számú alkalommal — 2, 3, 4,. stb. . A legalacsonyabb hangot a főnek nevezik, meghatározza a hangmagasságot, a felhangok pedig befolyásolják a hangszínt.

Vannak olyan hangok, amelyek egyáltalán nem tartalmaznak felhangokat, például egy hangvilla. Ha a hanghullám mozgását ábrázolja egy grafikonon, akkor szinuszhullámot kap. Az ilyen rezgéseket harmonikusnak nevezik. A hangvilla csak a fő hangot bocsátja ki. Az ilyen hangot gyakran unalmasnak, színtelennek nevezik.

Ha sok nagyfrekvenciás felhang van a hangban, akkor éles lesz. Az alacsony felhangok lágyságot, bársonyos hangot adnak. Minden hangszer, a hangnak saját felhangja van. , ez a fő hang és a felhangok kombinációja, amely egyedi hangot ad, bizonyos hangzást ad a hangnak.