Ang ating persepsyon sa pitch ng isang tunog at iba pang mga katangian nito ay tinutukoy ng mga katangian ng acoustic wave. Ito ang parehong mga katangian na likas sa anumang mekanikal na alon, katulad ng panahon, dalas, amplitude ng mga oscillations. Ang mga pansariling sensasyon ng tunog ay hindi nakasalalay sa haba at bilis ng alon. Sa artikulo ay susuriin natin ang pisika ng tunog. Pitch at timbre - paano sila tinutukoy? Bakit natin nakikita ang ilang tunog bilang malakas at ang iba ay tahimik? Ang mga sagot sa mga ito at sa iba pang mga tanong ay ibibigay sa artikulo.
Pitch
Ano ang tumutukoy sa taas? Upang maunawaan ito, gumawa tayo ng isang simpleng eksperimento. Kumuha tayo ng flexible long ruler, mas mabuti ang aluminum.
Idiin natin ito sa mesa, itinulak nang malakas ang gilid. Pindutin natin ang libreng gilid ng ruler gamit ang iyong daliri - ito ay manginig, ngunit ang paggalaw nito ay magiging tahimik. Ngayon, ilipat natin ang ruler palapit sa atin, upang ang mas maliit na bahagi nito ay nakausli lampas sa gilid ng countertop. Magtama ulit tayotagapamahala. Ang gilid nito ay magvibrate nang mas mabilis at may mas maliit na amplitude, at maririnig natin ang isang katangian ng tunog. Napagpasyahan namin na upang maganap ang tunog, ang dalas ng oscillation ay dapat na hindi bababa sa isang tiyak na halaga. Ang mas mababang limitasyon ng hanay ng dalas ng audio ay 20 Hz, at ang pinakamataas na limitasyon ay 20,000 Hz.
Ipagpatuloy natin ang eksperimento. Paikliin ang libreng gilid ng ruler kahit na higit pa, i-set ito sa paggalaw muli. Kapansin-pansin na ang tunog ay nagbago, ito ay naging mas mataas. Ano ang ipinapakita ng eksperimento? Pinatunayan niya ang dependence ng pitch ng tunog sa frequency at amplitude ng oscillations ng source nito.
Volume ng tunog
Upang pag-aralan ang loudness, gagamit kami ng tuning fork - isang espesyal na tool para sa pag-aaral ng mga katangian ng tunog. May mga tuning forks na may iba't ibang haba ng binti. Nag-vibrate sila kapag hinampas ng martilyo. Ang malalaking tuning forks ay nag-o-ocillate nang mas mabagal at gumagawa ng mahinang tunog. Ang maliliit ay madalas na nag-vibrate at nagkakaiba sa pitch.
Ating pindutin ang tuning fork at makinig. Humina ang tunog sa paglipas ng panahon. Bakit ito nangyayari? Ang dami ng tunog ay pinahina dahil sa isang pagbawas sa amplitude ng oscillation ng mga binti ng aparato. Hindi sila nag-vibrate nang napakalakas, na nangangahulugan na ang amplitude ng mga vibrations ng mga molekula ng hangin ay bumababa din. Kung mas mababa ito, magiging mas tahimik ang tunog. Ang pahayag na ito ay totoo para sa mga tunog ng parehong dalas. Lumalabas na parehong nakadepende ang pitch at volume ng tunog sa amplitude ng wave.
Perception ng mga tunog ng iba't ibang volume
Mula sa itaas, tila mas malakas ang tunog, mas malinaw tayonaririnig natin, ang mas banayad na mga pagbabago na maaari nating maramdaman. Hindi ito totoo. Kung ang katawan ay ginawang mag-oscillate na may napakalaking amplitude, ngunit isang mababang dalas, kung gayon ang gayong tunog ay hindi gaanong makikilala. Ang katotohanan ay sa buong hanay ng audibility (20-20 thousand Hz), ang aming tainga ay pinakamahusay na nakikilala ang mga tunog sa paligid ng 1 kHz. Ang pandinig ng tao ay pinaka-sensitibo sa mga frequency na ito. Ang ganitong mga tunog ay tila sa amin ang pinakamalakas. Mga senyales ng babala, eksaktong nakatutok sa 1 kHz ang mga sirena.
Antas ng volume ng iba't ibang tunog
Ang talahanayan ay nagpapakita ng mga karaniwang tunog at ang kanilang lakas sa decibel.
| Uri ng ingay | Antas ng volume, dB |
| Mahinahon na paghinga | 0 |
| Bulong, kaluskos ng mga dahon | 10 |
| Pagtak ng orasan 1 m ang layo | 30 |
| Regular na pag-uusap | 45 |
| ingay sa tindahan, usapan sa opisina | 55 |
| Tunog ng kalye | 60 |
| Malakas na usapan | 65 |
| Ingay sa Print Shop | 74 |
| Kotse | 77 |
| Bus | 80 |
| engineering machine tool | 80 |
| Malakas na hiyaw | 85 |
| Motorcycle na may silencer | 85 |
| Lathe | 90 |
| Metallurgical plant | 99 |
| Orchestra, subway car | 100 |
| Compressor station | 100 |
| Chainsaw | 105 |
| Helicopter | 110 |
| Kulog | 120 |
| Jet engine | 120 |
| Riveting, pagputol ng bakal (ang volume na ito ay katumbas ng pain threshold) | 130 |
| Eroplano sa paglulunsad | 130 |
| Rocket launch (nagdudulot ng shell shock) | 145 |
| Tunog ng katamtamang kalibre ng baril malapit sa nguso (nagdudulot ng pinsala) | 150 |
| Supersonic aircraft (ang volume na ito ay humahantong sa pinsala at pananakit na pagkabigla) | 160 |
Timbre
Ang pitch at lakas ng tunog ay tinutukoy, gaya ng nalaman namin, sa pamamagitan ng dalas at amplitude ng alon. Ang Timbre ay independiyente sa mga katangiang ito. Kumuha tayo ng dalawang sound source ng parehong pitch para maunawaan kung bakit magkaiba sila ng timbre.
Ang unang instrumento ay isang tuning fork na tumutunog sa frequency na 440 Hz (ito ang note para sa unang octave), ang pangalawa - isang plauta, ang pangatlo - isang gitara. Gamit ang mga instrumentong pangmusika, ginagawa namin ang parehong nota kung saan tumutunog ang tuning fork. Ang tatlo ay may parehong pitch, ngunit iba pa rin ang tunog, naiiba sa timbre. Ano ang dahilan? Ito ay tungkol sa mga vibrations ng sound wave. Ang paggalaw na ginagawa ng acoustic wave ng mga kumplikadong tunog ay tinatawag na non-harmonic oscillation. Ang alon sa iba't ibang lugar ay umuusad na may iba't ibang lakas at dalas. Ang mga karagdagang overtone na ito na naiiba sa volume at pitch ay tinatawag na overtones.
Huwag malito ang pitch at timbre. Ang pisika ng tunog ay tulad na kung"ihalo" ang karagdagang, mas mataas sa pangunahing tunog, nakukuha namin ang tinatawag na timbre. Natutukoy ito sa dami at bilang ng mga overtone. Ang dalas ng mga overtone ay isang multiple ng dalas ng pinakamababang tono, ibig sabihin, ito ay isang integer na bilang ng beses na mas malaki - 2, 3, 4, atbp. Ang pinakamababang tono ay tinatawag na pangunahing tono, ito ang tumutukoy sa pitch, at ang mga overtone ay nakakaapekto sa timbre.
May mga tunog na hindi naglalaman ng mga overtone, gaya ng tuning fork. Kung ilarawan mo ang paggalaw ng sound wave nito sa isang graph, makakakuha ka ng sine wave. Ang ganitong mga vibrations ay tinatawag na harmonic. Ang tuning fork ay naglalabas lamang ng pangunahing tono. Ang tunog na ito ay madalas na tinatawag na boring, walang kulay.
Kapag ang isang tunog ay may maraming high-frequency na overtone, ito ay nagiging malupit. Ang mababang mga tono ay nagbibigay ng lambot ng tunog, makinis. Ang bawat instrumentong pangmusika, boses ay may kanya-kanyang hanay ng mga overtone. Ito ang kumbinasyon ng pangunahing tono at mga overtone na nagbibigay ng kakaibang tunog, na nagbibigay sa tunog ng isang tiyak na timbre.
