Persepsi kita terhadap pic bunyi dan sifat-sifatnya yang lain ditentukan oleh ciri-ciri gelombang akustik. Ini adalah ciri-ciri yang sama yang wujud dalam mana-mana gelombang mekanikal, iaitu tempoh, frekuensi, amplitud ayunan. Sensasi subjektif bunyi tidak bergantung pada panjang dan kelajuan gelombang. Dalam artikel itu kita akan menganalisis fizik bunyi. Pitch dan timbre - bagaimana ia ditentukan? Mengapakah kita melihat beberapa bunyi sebagai kuat dan yang lain sebagai senyap? Jawapan kepada soalan ini dan soalan lain akan diberikan dalam artikel.
Pitch
Apakah yang menentukan ketinggian? Untuk memahami perkara ini, mari kita lakukan eksperimen mudah. Mari ambil pembaris panjang yang fleksibel, sebaiknya aluminium.
Mari tekan pada meja, tolak tepi dengan kuat. Mari pukul tepi bebas pembaris dengan jari anda - ia akan menggeletar, tetapi pergerakannya akan senyap. Sekarang mari kita gerakkan pembaris lebih dekat kepada kita, supaya bahagian yang lebih kecil menonjol di luar tepi meja. Jom pukul lagipembaris. Tepinya akan bergetar lebih cepat dan dengan amplitud yang lebih kecil, dan kita akan mendengar bunyi ciri. Kami membuat kesimpulan bahawa untuk bunyi berlaku, frekuensi ayunan mestilah sekurang-kurangnya nilai tertentu. Had bawah julat frekuensi audio ialah 20 Hz dan had atas ialah 20,000 Hz.
Mari kita teruskan percubaan. Pendekkan lagi tepi bebas pembaris, gerakkannya semula. Kelihatan bunyi sudah berubah, semakin tinggi. Apakah yang ditunjukkan oleh eksperimen? Dia membuktikan pergantungan pic bunyi pada frekuensi dan amplitud ayunan sumbernya.
Kelantangan bunyi
Untuk mengkaji kenyaringan, kami akan menggunakan garpu tala - alat khas untuk mengkaji sifat bunyi. Terdapat garpu tala dengan panjang kaki yang berbeza. Mereka bergetar apabila dipukul dengan tukul. Garpu tala besar berayun lebih perlahan dan menghasilkan bunyi yang rendah. Yang kecil bergetar dengan kerap dan berbeza dalam nada.
Mari tekan garpu tala dan dengar. Bunyi semakin lemah dari semasa ke semasa. Kenapa ini terjadi? Kelantangan bunyi dilemahkan disebabkan oleh penurunan amplitud ayunan kaki peranti. Mereka tidak bergetar begitu kuat, yang bermaksud bahawa amplitud getaran molekul udara juga berkurangan. Semakin rendah, semakin senyap bunyinya. Pernyataan ini adalah benar untuk bunyi dengan frekuensi yang sama. Ternyata pic dan volum bunyi bergantung pada amplitud gelombang.
Persepsi bunyi yang berbeza volum
Daripada perkara di atas, nampaknya semakin kuat bunyi, semakin jelas kitakita dengar, perubahan yang lebih halus yang kita boleh rasa. Ini tidak benar. Jika badan dibuat untuk berayun dengan amplitud yang sangat besar, tetapi frekuensi rendah, maka bunyi sedemikian akan kurang dapat dibezakan. Hakikatnya ialah dalam keseluruhan julat kebolehdengaran (20-20 ribu Hz), telinga kita membezakan bunyi dengan terbaik sekitar 1 kHz. Pendengaran manusia paling sensitif terhadap frekuensi ini. Bunyi sedemikian nampaknya paling kuat bagi kami. Isyarat amaran, siren ditala tepat pada 1 kHz.
Tahap kelantangan bunyi berbeza
Jadual menunjukkan bunyi biasa dan kenyaringannya dalam desibel.
| Jenis bunyi | Tahap volum, dB |
| Pernafasan yang tenang | 0 |
| Bisikan, gemerisik dedaunan | 10 |
| Detik jam sejauh 1 m | 30 |
| Perbualan biasa | 45 |
| Bunyi bising di kedai, perbualan di pejabat | 55 |
| Bunyi jalan | 60 |
| Cakap kuat | 65 |
| Bunyi Kedai Cetak | 74 |
| Kereta | 77 |
| Bas | 80 |
| Alat mesin kejuruteraan | 80 |
| Jerit kuat | 85 |
| Motosikal dengan penyenyap | 85 |
| Larik | 90 |
| Loji metalurgi | 99 |
| Orkestra, kereta bawah tanah | 100 |
| Stesen pemampat | 100 |
| gergaji | 105 |
| Helikopter | 110 |
| Guntur | 120 |
| Enjin jet | 120 |
| Riveting, pemotongan keluli (isipadu ini sama dengan ambang kesakitan) | 130 |
| Pesawat semasa pelancaran | 130 |
| Pelancaran roket (menyebabkan kejutan shell) | 145 |
| Bunyi senapang patah berkaliber sederhana berhampiran muncung (menyebabkan kecederaan) | 150 |
| Pesawat supersonik (volume ini membawa kepada kecederaan dan kejutan sakit) | 160 |
Timbre
Pic dan kenyaringan bunyi ditentukan, seperti yang kami ketahui, oleh frekuensi dan amplitud gelombang. Timbre adalah bebas daripada ciri-ciri ini. Mari kita ambil dua sumber bunyi dengan nada yang sama untuk memahami sebab mereka mempunyai nada yang berbeza.
Alat pertama ialah garpu tala yang berbunyi pada frekuensi 440 Hz (ini ialah not untuk oktaf pertama), yang kedua - seruling, yang ketiga - gitar. Dengan alat muzik, kami menghasilkan semula nota yang sama dengan bunyi garpu tala. Ketiga-tiganya mempunyai nada yang sama, tetapi masih berbeza bunyinya, berbeza dalam timbre. Apakah sebabnya? Ini semua tentang getaran gelombang bunyi. Pergerakan yang dihasilkan oleh gelombang akustik bunyi kompleks dipanggil ayunan bukan harmonik. Gelombang di kawasan yang berbeza berayun dengan kekuatan dan frekuensi yang berbeza. Nada tambahan yang berbeza dalam kelantangan dan nada ini dipanggil nada.
Jangan mengelirukan pic dan timbre. Fizik bunyi adalah sedemikian rupa sehingga jika"campurkan" tambahan, yang lebih tinggi kepada bunyi utama, kita mendapat apa yang dipanggil timbre. Ia ditentukan oleh kelantangan dan bilangan nada. Kekerapan nada adalah gandaan kekerapan nada terendah, iaitu bilangan integer kali lebih besar - 2, 3, 4, dsb. Nada terendah dipanggil nada utama, ialah yang menentukan nada, dan nada mempengaruhi timbre.
Terdapat bunyi yang tidak mengandungi overtone sama sekali, seperti garpu tala. Jika anda menggambarkan pergerakan gelombang bunyi pada graf, anda mendapat gelombang sinus. Getaran sedemikian dipanggil harmonik. Garpu tala hanya mengeluarkan nada asas. Bunyi ini selalunya dipanggil membosankan, tidak berwarna.
Apabila bunyi mempunyai banyak nada frekuensi tinggi, bunyi itu menjadi keras. Nada rendah memberikan kelembutan bunyi, baldu. Setiap alat muzik, suara mempunyai set nada tersendiri. Ia adalah gabungan nada asas dan nada yang memberikan bunyi yang unik, memberikan bunyi dengan timbre tertentu.
