Εισαγωγή
Σήμερα σε αυτό το άρθρο συζητάμε τη Φυσική του Ήχου Οι αμέτρητοι τρόποι με τους οποίους ο ήχος διαπερνά τις ζωές μας επιδεικνύουν την κεντρική του θέση στην ανθρώπινη εμπειρία. Από την απλή ευχαρίστηση του τραγουδιού των πουλιών μέχρι τα περίπλοκα συναισθηματικά ταξίδια που προκαλεί η μουσική, ο ήχος έχει σημαντικό αντίκτυπο στην πραγματικότητά μας. Η εμβάθυνση στις περίπλοκες λειτουργίες των κυμάτων και των δονήσεων είναι απαραίτητη για την κατανόηση της μηχανικής του ήχου. Θα ανακαλύψουμε σε αυτήν την έρευνα της μηχανικής του ήχου πώς όλα αυτά τα στοιχεία αλληλεπιδρούν για να παράγουν τη μουσική που λατρεύουμε.
Κατανόηση του τρόπου λειτουργίας των κυμάτων ήχου
Βασικά, τα κύματα του ήχου δεν είναι τίποτα άλλο από ενέργεια που κινείται μέσα στο χώρο και το χρόνο. Δονώντας το μέσο που τα περιβάλλει, συνήθως τον αέρα, όταν τα αντικείμενα δονούνται, παράγουν ηχητικά κύματα. Παρόμοια με τα ηχητικά κύματα, τα διαμήκη κύματα προκαλούν δόνηση του μέσου προς την αντίθετη κατεύθυνση της διαδρομής του κύματος. Από την άλλη πλευρά, όταν ένα κύμα διασχίζει μια χορδή, η δόνηση του είναι κάθετη στη διαδρομή του. Η συχνότητα, το πλάτος και το μήκος κύματος ενός κύματος καθορίζουν το ακουστικό του εύρος.
Χρήση κραδασμών για θόρυβο
Οι δονήσεις είναι το θεμελιώδες δομικό στοιχείο όλων των ήχων. Δεν έχει σημασία τι δονείτε—τις φωνητικές σας χορδές, ένα τύμπανο ή μια χορδή κιθάρας—η πρώτη δόνηση προκαλεί μια αλυσιδωτή αντίδραση. Συμπιέσεις και αραιώσεις δημιουργούνται όταν ένα αντικείμενο δονείται με την αιτιολογία ότι τραβά και σπρώχνει τα σωματίδια του αέρα που το περικλείουν. Το ηχητικό κύμα σχηματίζεται από εναλλασσόμενες περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης καθώς απομακρύνεται από την πηγή του. Η συχνότητα αυτών των δονήσεων, η οποία μετριέται σε Hertz (Hz), είναι αυτή που καθορίζει το ύψος ενός ήχου. Ο τόνος αντιστοιχεί ευθέως στην υποτροπή. Το βήμα είναι χαμηλότερο όταν η συχνότητα είναι χαμηλότερη.
Ταχύτητα ηχητικών κυμάτων
Το υλικό από το οποίο διασχίζει ο ήχος είναι αυτό που καθορίζει την ταχύτητά του. Περίπου 343 μέτρα κάθε δευτερόλεπτο (m/s) είναι η ταχύτητα του ήχου στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου. Η ταχύτητα, ούτως ή άλλως, μπορεί να τροποποιήσει σε συνάρτηση με το μέσο, την υγρασία και τη θερμοκρασία. Οι κραδασμοί μπορεί να ταξιδεύουν μέσω στερεών και υγρών πολύ πιο γρήγορα λόγω των πυκνά συσκευασμένων μορίων τους, με αποτέλεσμα πολύ μικρότερους χρόνους διαδρομής ήχου. Διάφοροι κλάδοι εξαρτώνται από τις ακριβείς εκτιμήσεις της ταχύτητας του ήχου, συμπεριλαμβανομένης της ακουστικής, του σχεδιασμού και της μετεωρολογίας.
Βήμα και Συχνότητα
Η συχνότητα των ηχητικών κυμάτων έχει σημαντικό αντίκτυπο στον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τον ήχο. Ο αριθμός των κύκλων κύματος που διέρχονται από ένα δεδομένο σημείο σε ένα δεδομένο δευτερόλεπτο είναι η συχνότητα, η οποία εκφράζεται σε Hertz. Το ύψος είναι ο όρος για το πώς αντιλαμβανόμαστε τον ήχο. Το φυσιολογικό εύρος της ανθρώπινης ακοής είναι μεταξύ είκοσι και δύο χιλιάδων Hertz. Για παράδειγμα, η δόνηση του κέντρου C στα 261,63 Hz περίπου είναι μια μελωδική νότα που σχετίζεται με μια συγκεκριμένη επανάληψη. Οι ιδιαίτερες συχνότητες και οι αρμονικοί συνδυασμοί που χρησιμοποιούν διάφορα όργανα και φωνές είναι η πηγή των διακριτικών ήχων που παράγουν.
Όγκος και πλάτος
Η ένταση ενός ήχου επηρεάζεται από το πλάτος του, ενώ η συχνότητα ενός ήχου καθορίζει το ύψος του. Η αφθονία ενός κύματος είναι το επίπεδό του ή η απόλυτη εκρίζωση μορίου που θα μπορούσε να ξεκινήσει. Οι ήχοι μεγαλύτερου πλάτους θεωρούνται πιο δυνατοί, ενώ οι ήχοι μικρότερου πλάτους θεωρούνται πιο ήπιοι. Το λογαριθμικό μέγεθος των ντεσιμπέλ (dB) χρησιμοποιείται συνήθως για τη μέτρηση της αφθονίας των ηχητικών κυμάτων. Μπορεί να ακούσετε οτιδήποτε, από το απαλό θρόισμα των φύλλων (περίπου 20 dB) μέχρι τη διαπεραστική κραυγή ενός κινητήρα τζετ (περίπου 120 dB) μια τυπική μέρα.
Η σειρά Timbre and Harmonic
Ένα πολύπλοκο ηχητικό κύμα που παράγεται από ένα όργανο όταν παίζει μια νότα έχει μια θεμελιώδη συχνότητα και έναν αριθμό αρμονικών, ή αποχρώσεων. Η θεμελιώδης συχνότητα καθορίζει το ύψος, και η χροιά του ήχου, ή ο πλούτος και το χρώμα, δημιουργούνται από αρμονικές. Κάθε όργανο έχει τον δικό του μοναδικό ήχο, ο οποίος δημιουργείται από έναν ιδιαίτερο συνδυασμό αυτών των αρμονικών και της σχετικής τους έντασης. Όταν δύο όργανα παίζουν την ίδια νότα, όπως ένα βιολί και ένα φλάουτο, ακούγονται πολύ διαφορετικά επειδή κάθε όργανο παράγει το δικό του ξεχωριστό αρμονικό περιεχόμενο.
Ενισχυτές συντονισμού και ήχου
Ένα φαινόμενο γνωστό ως συντονισμός εμφανίζεται όταν η φυσική συχνότητα δόνησης ενός αντικειμένου διεγείρεται από μια εξωτερική δόνηση της ίδιας συχνότητας. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική αύξηση του πλάτους. Η αντήχηση χρησιμοποιείται από τα μουσικά όργανα για να κάνουν τους ήχους τους πιο δυνατούς. Οι δονήσεις των χορδών, για παράδειγμα, ενισχύονται από τις ιδιότητες αντηχείου του σώματος μιας κιθάρας. Η ικανότητα ενός καλλιτέχνη να επεκτείνει μια θορυβώδη φωνή είναι συνέπεια μιας παρόμοιας συνιστώσας στην ανθρώπινη φωνητική παρτίδα: της αντήχησης.
Πώς ακούγεται το μέσο επιρροής
Μετάδοση Οποιοδήποτε στερεό, υγρό ή αέριο μπορεί να είναι κανάλι για τη διάδοση του ήχου. Η πυκνότητα και η ελαστικότητα, μεταξύ άλλων ιδιοτήτων, επηρεάζουν τον τρόπο με τον οποίο ο ήχος ταξιδεύει μέσα από ένα υλικό. Σε πιο πυκνά υλικά, όπου η απόσταση μεταξύ των μορίων είναι μικρότερη, οι δονήσεις μεταδίδονται πιο γρήγορα, επιτρέποντας στα ηχητικά κύματα να ταξιδεύουν πιο γρήγορα. Ο ήχος, για παράδειγμα, ταξιδεύει μέσα από το νερό πολύ πιο γρήγορα από ό,τι μέσω του αέρα, ενώ ο ατσάλινος ακούγεται ακόμα πιο γρήγορα. Οι στοχασμοί της μεσαίας επίδρασης στην αφομοίωση και την ανάκλαση του ήχου είναι θεμελιώδεις στον ακουστικό σχεδιασμό και το σχέδιο.
Παρεμβολές από Ακουστική και Beats
Όταν δύο ηχητικά κύματα παρόμοιας συχνότητας συγκρούονται, μπορεί να συμβεί ένα φαινόμενο γνωστό ως beat. Ο ρυθμός είναι μια περιοδική αλλαγή πλάτους που προκαλείται από κύματα με ελαφρώς διαφορετικές συχνότητες. Ένας παλλόμενος ή παλλόμενος ήχος παράγεται όταν οι δύο συχνότητες προστεθούν μαζί. Τα beats είναι μια συνηθισμένη μέθοδος που χρησιμοποιούν οι μουσικοί για να κουρδίσουν τα όργανά τους, επειδή δείχνουν ότι οι νότες δεν είναι ακριβώς συντονισμένες.
Η κατανόηση του ήχου και της συμπεριφοράς του είναι απαραίτητη
Σε πολλές σύγχρονες τεχνολογικές διαδικασίες. Το υπερηχογράφημα ή η χρήση ηχητικών κυμάτων υψηλής συχνότητας για τη λήψη εικόνων του σώματος ενός ασθενούς, είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται από επαγγελματίες του ιατρικού τομέα. Τα πλαίσια σόναρ χρησιμοποιούνται στο σχεδιασμό για την αναγνώριση πραγμάτων που βυθίζονται χρησιμοποιώντας ηχητικά κύματα. Η σύγχρονη επικοινωνία, η ηχογράφηση και η καθημερινή ζωή εξαρτώνται από τη λήψη και την αναπαραγωγή του ήχου. Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την κατανόησή μας για τη μηχανική του ήχου με διάφορους εφευρετικούς και χρήσιμους τρόπους.
συμπέρασμα
Φυσική Ήχου Η πλούσια ταπετσαρία ήχων που βιώνουμε σχηματίζεται από έναν περίπλοκο συνδυασμό ιδεών και αρχών. αυτό είναι γνωστό ως η φυσική επιστήμη του ήχου. Από τις απλούστερες αρχές της διάδοσης των κυμάτων μέχρι την περίπλοκη αλληλεπίδραση που παράγει μουσική, υπάρχουν τόσες πολλές συναρπαστικές πτυχές του ήχου. Η εξερεύνηση της φυσικής του ήχου αποκαλύπτει έναν κόσμο τεχνολογικών και πρακτικών επιλογών που βελτιώνουν την καθημερινότητά μας και ενισχύουν την εκτίμησή μας για τη μουσική.