คลื่นเสียงและลักษณะเฉพาะของมัน คลื่นเสียงรอบตัวเรา

ก่อนจะเข้าใจว่ามีแหล่งกำเนิดเสียงอะไร ลองคิดดูว่าเสียงคืออะไร? เรารู้ว่าแสงก็คือรังสี เมื่อสะท้อนจากวัตถุ รังสีนี้เข้าสู่ดวงตาของเราและเราสามารถมองเห็นได้ รสและกลิ่นเป็นอนุภาคเล็กๆ ของร่างกายที่ตัวรับของเรารับรู้ เสียงนี้เป็นสัตว์ชนิดใด?

เสียงถูกส่งผ่านอากาศ

คุณคงเคยเห็นวิธีการเล่นกีตาร์แล้ว บางทีคุณอาจทำสิ่งนี้ได้ด้วยตัวเอง สิ่งสำคัญอีกประการหนึ่งคือเสียงที่สายสร้างขึ้นในกีตาร์เมื่อคุณดึงสายเหล่านั้น ถูกตัอง. แต่ถ้าคุณวางกีตาร์ไว้ในสุญญากาศแล้วดึงสายออกได้ คุณจะแปลกใจมากที่กีตาร์ไม่มีเสียงใดๆ

การทดลองดังกล่าวดำเนินการกับวัตถุต่างๆ มากมาย และผลลัพธ์ก็เหมือนเดิมเสมอ คือ ไม่มีเสียงใดได้ยินในอวกาศที่ไม่มีอากาศ ข้อสรุปเชิงตรรกะตามมาว่าเสียงถูกส่งผ่านอากาศ ดังนั้นเสียงจึงเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นกับอนุภาคของอากาศและวัตถุที่สร้างเสียง

แหล่งกำเนิดเสียง - ตัวสั่น

ไกลออกไป. จากการทดลองต่างๆ มากมาย จึงเป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าเสียงนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนของร่างกาย แหล่งกำเนิดเสียงคือร่างกายที่สั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนเหล่านี้ถูกส่งผ่านโดยโมเลกุลของอากาศและหูของเรา โดยรับรู้การสั่นสะเทือนเหล่านี้ และตีความให้เป็นความรู้สึกของเสียงที่เราเข้าใจ

ตรวจสอบได้ไม่ยาก หยิบแก้วหรือแก้วคริสตัลมาวางบนโต๊ะ แตะเบา ๆ ด้วยช้อนโลหะ คุณจะได้ยินเสียงบางยาว ตอนนี้ใช้มือแตะกระจกแล้วเคาะอีกครั้ง เสียงจะเปลี่ยนและสั้นลงมาก

ตอนนี้ให้หลายๆ คนเอามือพันรอบกระจกให้สนิทที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ พร้อมกับก้าน พยายามอย่าให้เหลือพื้นที่ว่างแม้แต่จุดเดียว ยกเว้นที่เล็กๆ สำหรับการตีด้วยช้อน ชนแก้วอีกครั้ง คุณแทบจะไม่ได้ยินเสียงใด ๆ และเสียงที่จะดังจะเบาและสั้นมาก สิ่งนี้หมายความว่า?

ในกรณีแรก หลังจากการกระแทก กระจกจะสั่นอย่างอิสระ แรงสั่นสะเทือนก็ถูกส่งไปในอากาศและไปถึงหูของเรา ในกรณีที่สอง การสั่นสะเทือนส่วนใหญ่ถูกมือของเราดูดซับ และเสียงจะสั้นลงมากเมื่อการสั่นสะเทือนของร่างกายลดลง ในกรณีที่สาม การสั่นสะเทือนของร่างกายเกือบทั้งหมดถูกดูดซับโดยมือของผู้เข้าร่วมทุกคนในทันที และร่างกายแทบไม่สั่นสะเทือน จึงแทบไม่มีเสียงเลย

เช่นเดียวกับการทดลองอื่นๆ ทั้งหมดที่คุณสามารถคิดและดำเนินการได้ การสั่นสะเทือนของร่างกายที่ส่งผ่านไปยังโมเลกุลของอากาศจะถูกรับรู้โดยหูของเราและสมองจะตีความ

การสั่นของเสียงในความถี่ต่างๆ

เสียงจึงสั่นสะเทือน แหล่งกำเนิดเสียงส่งการสั่นสะเทือนของเสียงผ่านอากาศมาสู่เรา เหตุใดเราจึงไม่ได้ยินเสียงการสั่นสะเทือนของวัตถุทั้งหมด? เพราะการสั่นสะเทือนมีความถี่ต่างกัน

เสียงที่หูของมนุษย์รับรู้ได้คือเสียงที่สั่นสะเทือนด้วยความถี่ประมาณ 16 เฮิรตซ์ ถึง 20 เฮิรตซ์ เด็กได้ยินเสียงที่มีความถี่สูงกว่าผู้ใหญ่ และช่วงการรับรู้ของสิ่งมีชีวิตต่างๆ โดยทั่วไปจะแตกต่างกันอย่างมาก

หูเป็นเครื่องมือที่บางและละเอียดอ่อนซึ่งมอบให้เราโดยธรรมชาติ ดังนั้นเราจึงควรดูแลมัน เนื่องจากมีอุปกรณ์ทดแทนและอะนาล็อกอยู่ในนั้น ร่างกายมนุษย์ไม่ได้อยู่.

เสียง คือ คลื่นเสียงที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของอนุภาคเล็กๆ ของอากาศ ก๊าซอื่นๆ และของเหลว และ สื่อที่เป็นของแข็ง. เสียงสามารถเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีสสาร ไม่ว่ามันจะอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มใดก็ตาม ในสภาวะสุญญากาศที่ไม่มีตัวกลาง เสียงจะไม่แพร่กระจาย เนื่องจากไม่มีอนุภาคที่ทำหน้าที่เป็นตัวกระจายคลื่นเสียง ตัวอย่างเช่นในอวกาศ เสียงสามารถดัดแปลง ดัดแปลง เปลี่ยนให้เป็นพลังงานรูปแบบอื่นได้ ดังนั้นเสียงจึงแปลงเป็นคลื่นวิทยุหรือ พลังงานไฟฟ้าสามารถส่งสัญญาณในระยะทางและบันทึกลงในสื่อข้อมูลได้

คลื่นเสียง

การเคลื่อนไหวของวัตถุและวัตถุมักทำให้เกิดความผันผวนในสภาพแวดล้อม มันไม่สำคัญว่ามันจะเป็นน้ำหรืออากาศ ในระหว่างกระบวนการนี้ อนุภาคของตัวกลางที่ส่งการสั่นสะเทือนของร่างกายก็เริ่มสั่นสะเทือนเช่นกัน คลื่นเสียงเกิดขึ้น นอกจากนี้การเคลื่อนไหวยังดำเนินไปในทิศทางไปข้างหน้าและข้างหลังโดยค่อยๆ เข้ามาแทนที่กัน ดังนั้นคลื่นเสียงจึงเป็นคลื่นตามยาว ไม่เคยมีการเคลื่อนไหวด้านข้างขึ้นลงเลย

ลักษณะของคลื่นเสียง

เช่นเดียวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพอื่นๆ พวกมันก็มีปริมาณของตัวเองซึ่งสามารถอธิบายคุณสมบัติได้ ลักษณะสำคัญของคลื่นเสียงคือความถี่และแอมพลิจูด ค่าแรกแสดงจำนวนคลื่นที่เกิดขึ้นต่อวินาที ส่วนที่สองกำหนดความแรงของคลื่น เสียงความถี่ต่ำจะมีค่าความถี่ต่ำ และในทางกลับกัน ความถี่ของเสียงวัดเป็นเฮิรตซ์ และหากเกิน 20,000 เฮิรตซ์ ก็จะเกิดอัลตราซาวนด์ มีตัวอย่างเสียงความถี่ต่ำและเสียงความถี่สูงมากมายในธรรมชาติและโลกรอบตัวเรา เสียงร้องของนกไนติงเกล เสียงฟ้าร้อง เสียงคำรามของแม่น้ำบนภูเขา และอื่นๆ ต่างก็มีความถี่เสียงที่แตกต่างกัน แอมพลิจูดของคลื่นโดยตรงขึ้นอยู่กับความดังของเสียง ในทางกลับกัน ระดับเสียงจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง ดังนั้น ยิ่งคลื่นอยู่ห่างจากศูนย์กลางของแผ่นดินไหวมากเท่าไร แอมพลิจูดก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง ความกว้างของคลื่นเสียงจะลดลงตามระยะห่างจากแหล่งกำเนิดเสียง

ความเร็วเสียง

ตัวบ่งชี้ของคลื่นเสียงนี้ขึ้นอยู่กับลักษณะของสื่อที่แพร่กระจายโดยตรง ทั้งความชื้นและอุณหภูมิอากาศมีบทบาทสำคัญที่นี่ ระหว่างกลาง สภาพอากาศความเร็วของเสียงประมาณ 340 เมตรต่อวินาที ในวิชาฟิสิกส์ มีความเร็วเหนือเสียง ซึ่งมากกว่าความเร็วของเสียงเสมอ นี่คือความเร็วที่คลื่นเสียงเดินทางเมื่อเครื่องบินเคลื่อนที่ เครื่องบินเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเหนือเสียงและยังวิ่งเร็วกว่าคลื่นเสียงที่สร้างขึ้นอีกด้วย เนื่องจากแรงกดดันด้านหลังเครื่องบินค่อยๆ เพิ่มขึ้น จึงเกิดคลื่นเสียงขึ้น หน่วยวัดความเร็วนี้น่าสนใจและมีน้อยคนที่รู้ มันชื่อมัค. 1 มัคเท่ากับความเร็วเสียง ถ้าคลื่นเดินทางด้วยความเร็ว 2 มัค คลื่นจะเดินทางเร็วเป็น 2 เท่าของความเร็วเสียง

เสียง

ใน ชีวิตประจำวันบุคคลมีเสียงดังอยู่ตลอดเวลา ระดับเสียงวัดเป็นเดซิเบล ความเคลื่อนไหวของรถ สายลม เสียงใบไม้ที่พลิ้วไหว เสียงผู้คนที่ประสานกัน และเสียงอื่นๆ เป็นเพื่อนของเราในแต่ละวัน แต่เครื่องวิเคราะห์การได้ยินของมนุษย์มีความสามารถในการทำความคุ้นเคยกับเสียงดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ยังมีปรากฏการณ์ที่แม้แต่ความสามารถในการปรับตัวของหูมนุษย์ก็ไม่สามารถรับมือได้ ตัวอย่างเช่น เสียงรบกวนที่เกิน 120 เดซิเบลอาจทำให้เกิดอาการปวดได้ สัตว์ที่ดังที่สุดคือ ปลาวาฬสีน้ำเงิน. เมื่อมีเสียงดังจะได้ยินได้ไกลกว่า 800 กิโลเมตร

เอคโค่

เสียงสะท้อนเกิดขึ้นได้อย่างไร? ทุกอย่างง่ายมากที่นี่ คลื่นเสียงมีความสามารถในการสะท้อนจากพื้นผิวต่างๆ ทั้งจากน้ำ จากหิน จากผนังในห้องว่าง คลื่นนี้กลับมาหาเรา เราจึงได้ยินเสียงรอง มันไม่ชัดเจนเท่าของเดิมเพราะพลังงานบางส่วนในคลื่นเสียงจะกระจายไปขณะเดินทางไปที่สิ่งกีดขวาง

การระบุตำแหน่งเสียงสะท้อน

การสะท้อนเสียงใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติต่างๆ ตัวอย่างเช่น การกำหนดตำแหน่งทางเสียงสะท้อน ขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าด้วยความช่วยเหลือของคลื่นอัลตราโซนิกทำให้สามารถกำหนดระยะห่างจากวัตถุที่สะท้อนคลื่นเหล่านี้ได้ การคำนวณทำโดยการวัดเวลาที่อัลตราซาวนด์ใช้ในการเดินทางไปยังสถานที่และเดินทางกลับ สัตว์หลายชนิดมีความสามารถในการระบุตำแหน่งทางเสียงสะท้อน ตัวอย่างเช่น ค้างคาวและโลมาใช้มันเพื่อค้นหาอาหาร Echolocation พบแอปพลิเคชั่นอื่นในการแพทย์ ในระหว่างการตรวจอัลตราซาวนด์จะมีการสร้างภาพอวัยวะภายในของบุคคล พื้นฐานของวิธีการนี้คือ ให้อัลตราซาวนด์เข้าสู่ตัวกลางอื่นที่ไม่ใช่อากาศ แล้วสะท้อนกลับ ทำให้เกิดภาพขึ้นมา

คลื่นเสียงในดนตรี

ทำไมเครื่องดนตรีถึงมีเสียงบางอย่าง? การดีดกีตาร์ การดีดเปียโน เสียงกลองและทรัมเป็ตต่ำ เสียงขลุ่ยอันแผ่วเบาอันมีเสน่ห์ เสียงเหล่านี้และเสียงอื่น ๆ อีกมากมายเกิดขึ้นเนื่องจากการสั่นสะเทือนของอากาศหรืออีกนัยหนึ่งเนื่องจากลักษณะของคลื่นเสียง แต่ทำไมมีเสียง. เครื่องดนตรีหลากหลายมากเหรอ? ปรากฎว่าสิ่งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ อย่างแรกคือรูปร่างของเครื่องมือ อย่างที่สองคือวัสดุที่ใช้ทำ

ลองดูสิ่งนี้โดยใช้เครื่องสายเป็นตัวอย่าง พวกมันจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงเมื่อสัมผัสสาย เป็นผลให้พวกมันเริ่มสั่นและส่ง สิ่งแวดล้อมเสียงที่แตกต่าง เสียงต่ำของเครื่องสายใดๆ ก็ตามเกิดจากความหนาและความยาวของสายที่มากกว่า รวมถึงความตึงที่อ่อนลงด้วย และในทางกลับกัน ยิ่งสายยืดออกแน่นเท่าไร สายก็จะบางลงและสั้นลง เสียงที่ได้รับจากการเล่นก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

การกระทำของไมโครโฟน

ขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานคลื่นเสียงเป็นพลังงานไฟฟ้า ในกรณีนี้ความแรงของกระแสและลักษณะของเสียงจะขึ้นอยู่กับโดยตรง ภายในไมโครโฟนจะมีแผ่นบาง ๆ ที่ทำจากโลหะ เมื่อสัมผัสกับเสียงก็เริ่มมีการเคลื่อนไหวแบบสั่น เกลียวที่เชื่อมต่อแผ่นเปลือกโลกก็สั่นสะเทือนเช่นกัน ไฟฟ้า. ทำไมเขาถึงปรากฏตัว? เนื่องจากไมโครโฟนมีแม่เหล็กในตัวด้วย เมื่อเกลียวหมุนไปมาระหว่างขั้ว กระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งไหลไปตามเกลียวแล้วไปยังคอลัมน์เสียง (ลำโพง) หรือไปยังอุปกรณ์สำหรับบันทึกบนสื่อข้อมูล (เทปคาสเซ็ต ดิสก์ คอมพิวเตอร์) อย่างไรก็ตามไมโครโฟนในโทรศัพท์ก็มีโครงสร้างคล้ายกัน แต่ไมโครโฟนทำงานอย่างไรบนโทรศัพท์บ้านและ โทรศัพท์มือถือ? ระยะเริ่มต้นจะเหมือนกันสำหรับพวกเขา - เสียงของมนุษย์ส่งการสั่นสะเทือนไปยังแผ่นไมโครโฟน จากนั้นทุกอย่างจะเป็นไปตามสถานการณ์ที่อธิบายไว้ข้างต้น: เกลียวซึ่งเมื่อเคลื่อนที่จะปิดสองขั้วกระแสไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้น อะไรต่อไป? ด้วยโทรศัพท์บ้านทุกอย่างจะชัดเจนไม่มากก็น้อย - เช่นเดียวกับในไมโครโฟนเสียงที่แปลงเป็นกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านสายไฟ แต่แล้วโทรศัพท์มือถือหรือเครื่องส่งรับวิทยุล่ะ? ในกรณีเหล่านี้ เสียงจะถูกแปลงเป็นพลังงานคลื่นวิทยุและกระทบกับดาวเทียม นั่นคือทั้งหมดที่

ปรากฏการณ์เรโซแนนซ์

บางครั้งเงื่อนไขจะถูกสร้างขึ้นเมื่อความกว้างของการสั่นสะเทือนของร่างกายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการบรรจบกันของค่าความถี่ของการสั่นแบบบังคับและความถี่ธรรมชาติของการสั่นของวัตถุ (ตัวเครื่อง) เสียงสะท้อนสามารถเป็นได้ทั้งประโยชน์และโทษ ตัวอย่างเช่น ในการเอารถออกจากหลุม รถจะสตาร์ทและดันไปมาเพื่อทำให้เกิดเสียงสะท้อนและทำให้รถมีความเฉื่อย แต่ก็มีกรณีที่ส่งผลเสียจากการสั่นพ้องเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กเมื่อประมาณหนึ่งร้อยปีที่แล้ว สะพานแห่งหนึ่งพังถล่มลงมาภายใต้ทหารที่เดินขบวนพร้อมเพรียงกัน

บทเรียนบูรณาการด้านฟิสิกส์ ดนตรี และวิทยาการคอมพิวเตอร์

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

แนะนำนักเรียนให้รู้จักแนวคิดเรื่อง “เสียง” ลักษณะของเสียง จะสอนให้คุณแยกแยะเสียงตามระดับเสียง ระดับเสียง และแสดงให้เห็นว่าลักษณะเหล่านี้สัมพันธ์กับความถี่และความกว้างของการสั่นสะเทือนอย่างไร แสดงความเชื่อมโยงระหว่างฟิสิกส์และดนตรี

เป้า

ดาวน์โหลด:

ดูตัวอย่าง:

ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 บทที่ 36

แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง. การแก้ปัญหา.

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: แนะนำนักเรียนให้รู้จักแนวคิดเรื่อง “เสียง” ลักษณะของเสียง สอนแยกแยะเสียงตามระดับเสียง โทน เสียงต่ำ แสดงให้เห็นว่าลักษณะเหล่านี้สัมพันธ์กับความถี่และความกว้างของการสั่นสะเทือนอย่างไร แสดงความเชื่อมโยงระหว่างฟิสิกส์และดนตรี

ในระหว่างเรียน

1. เวลาจัดงาน.
2. อัพเดทความรู้.

สไลด์ 1

• การสำรวจหน้าผาก

1. คลื่นกลคืออะไร?

2. คลื่นกลมี 2 ประเภทอะไรบ้าง?

3. คาบ ความถี่ ความยาวคลื่น ความเร็วคลื่น คืออะไร? มีความเชื่อมโยงอะไรระหว่างพวกเขา?

• ทำงานอิสระ.

3. ศึกษาเนื้อหาใหม่

ครู. ในชั้นเรียนก่อนหน้านี้ เราเริ่มศึกษาคลื่นกลเพื่อที่จะทำความคุ้นเคยเพิ่มเติม คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า. แม้จะมีชื่อต่างกันแต่ก็ต่างกัน ธรรมชาติทางกายภาพแต่อธิบายด้วยพารามิเตอร์และสมการเดียวกัน วันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับอีกสายพันธุ์หนึ่ง คลื่นกล. คุณจะเขียนชื่อของพวกเขาหลังจากที่คุณตัดสินใจ ปัญหาตรรกะ(วิธีการแก้ไขปัญหาดังกล่าวเรียกว่า “การระดมความคิด”)

ภาษาอังกฤษมีเทพนิยาย: “ปีศาจจับนักเดินทางสามคนและตกลงที่จะปล่อยพวกเขาไปหากพวกเขามอบหมายงานที่เป็นไปไม่ได้ให้กับเขา คนหนึ่งขอให้เปลี่ยนต้นไม้ที่โตแล้วให้เป็นทองคำ อีกคนขอให้ทำให้แม่น้ำไหลย้อนกลับ ปีศาจกำลังล้อเล่น เขาจัดการกับมันและนำวิญญาณของนักเดินทางทั้งสองไปเป็นของตัวเอง ยังมีนักเดินทางคนที่สามเหลืออยู่ ... "พวกคุณเอาตัวเองเข้ามาแทนที่นักเดินทางคนนี้และเสนองานที่เป็นไปไม่ได้ให้กับปีศาจ (มีให้เลือกหลายแบบ) “...อันที่สามผิวปากแล้วพูดว่า: “เย็บกระดุมตรงนี้!” - และมารก็ถูกทำให้อับอาย”

ผิวปากคืออะไร?

นักเรียน. เสียง.

สไลด์ 2 (หัวข้อบทเรียน)

สไลด์ 3

โลกแห่งเสียงมีความหลากหลายมาก
อุดมสมบูรณ์ สวยงาม หลากหลาย
แต่เราทุกคนรู้สึกทรมานกับคำถามนี้

เสียงมาจากไหน?
ทำไมหูของเราถึงมีความสุขทุกที่?
ถึงเวลาคิดอย่างจริงจังแล้ว

1. ลักษณะของเสียง เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของเสียง

ครู. เราอาศัยอยู่ในโลกแห่งเสียงที่ทำให้เราได้รับข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นรอบตัวเรา

พวกเขาพยายามกระซิบเศษโปสเตอร์
หลังคาเหล็กพยายามจะกรีดร้อง
และน้ำในท่อพยายามร้องเพลง
สายไฟจึงส่งเสียงฮัมอย่างไร้พลัง...

เค.ยา.แวนเชนคิน.

เสียงคืออะไร? ฉันจะได้รับมันได้อย่างไร? ฟิสิกส์ตอบคำถามเหล่านี้ทั้งหมด

สไลด์ 4

อะคูสติกคืออะไร?

อะคูสติกเป็นสาขาหนึ่งของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเสียง คุณสมบัติของเสียง และปรากฏการณ์ทางเสียง

คลื่นเสียงพกพาพลังงาน ซึ่งก็เหมือนกับพลังงานประเภทอื่นๆ ที่มนุษย์สามารถนำมาใช้ได้ แต่สิ่งสำคัญคือการแสดงออกที่หลากหลายซึ่งคำพูดและดนตรีมีอยู่ ตั้งแต่สมัยโบราณ เสียงได้ให้บริการผู้คนในฐานะวิธีการสื่อสารและการสื่อสารระหว่างกัน ซึ่งเป็นวิธีในการทำความเข้าใจโลกและการเรียนรู้ความลับของธรรมชาติ เสียงเป็นเพื่อนที่คงที่ของเรา พวกเขามีผลกระทบต่อผู้คนที่แตกต่างกัน: พวกเขาพอใจและหงุดหงิด, พวกเขาสงบลงและให้ความแข็งแกร่ง, พวกเขากอดรัดหูและหวาดกลัวกับสิ่งที่ไม่คาดคิด (การบันทึก "Rostov Bells" เปิดอยู่)

เสียงระฆังอันโด่งดังของหอระฆังสี่โค้งที่สร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1682–1687 ดังขึ้น ในเมืองรอสตอฟมหาราช เมืองแห่งความรุ่งโรจน์ในอดีต ระฆัง Rostov ดำเนินการโดยคนกริ่งห้าคน และลิ้นของระฆังที่ใหญ่ที่สุด "Sysoya" จะถูกเขย่าโดยคนสองคน ระฆังสิบสามใบเรียงกันเป็นแถว คนกริ่งจะวางตำแหน่งตัวเองเพื่อให้มองเห็นกันและกันและตกลงตามจังหวะ

ตั้งแต่สมัยโบราณ เสียงระฆังดังก้องมากับชีวิตของผู้คน Veliky Novgorod, Pskov และ Moscow มีชื่อเสียงในเรื่องระฆังมานานแล้ว แต่ไม่มี "วงออเคสตรา" เหมือนใน Rostov อะไรทำให้เกิดเสียง?

สไลด์ 5

สาเหตุของเสียง? - การสั่นสะเทือน (การสั่น) ของร่างกาย แม้ว่าการสั่นสะเทือนเหล่านี้มักจะมองไม่เห็นด้วยตาของเราก็ตาม

แหล่งกำเนิดเสียง - ร่างกายสั่น

อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าวัตถุที่สั่นทั้งหมดจะเป็นแหล่งของเสียง มาตรวจสอบเรื่องนี้กันเถอะ

ประสบการณ์ 1. "วันแห่งความไม่เชื่อฟัง"

“คุณทำแบบนั้นไม่ได้! อย่าคลิกไม้บรรทัด! ตอนนี้ถ้าคุณทำลายไม้บรรทัด คุณจะวัดส่วนต่างๆ ในทางคณิตศาสตร์ได้อย่างไร” เราได้ยินเรื่องนี้ที่โรงเรียนบ่อยแค่ไหน! แต่บัดนี้เราจะมีวันไม่เชื่อฟัง ในการทดลองนี้ คุณไม่เพียงแต่ได้รับอนุญาตให้คลิกไม้บรรทัดที่ขอบตารางเท่านั้น ท้ายที่สุดนี่คือฟิสิกส์ด้วย!

วัสดุ: ไม้บรรทัด, โต๊ะ.

การเรียงลำดับ

วางไม้บรรทัดไว้บนโต๊ะโดยให้ครึ่งหนึ่งอยู่เหนือขอบโต๊ะ ใช้มือกดปลายที่วางอยู่บนโต๊ะให้แน่นเพื่อล็อคให้เข้าที่ ใช้มืออีกข้างยกปลายไม้บรรทัดที่ว่างออก (แต่อย่ามากเกินไปเพื่อไม่ให้หัก) แล้วปล่อย ฟังเสียงหึ่งที่เกิดขึ้น

ตอนนี้ขยับไม้บรรทัดเล็กน้อยเพื่อลดความยาวของส่วนที่แขวนอยู่ งอและปล่อยไม้บรรทัดอีกครั้ง เสียงเป็นยังไงบ้าง? เขาเหมือนกับครั้งที่แล้วหรือเปล่า?

คำอธิบายทางวิทยาศาสตร์

ดังที่คุณคงเดาได้อยู่แล้ว เสียงฮัมนั้นเกิดจากการสั่นของส่วนของไม้บรรทัดที่แขวนอยู่เหนือขอบโต๊ะ ส่วนที่กดลงบนโต๊ะไม่สั่นจึงไม่ส่งเสียงแต่อย่างใด ยิ่งปลายไม้บรรทัดสั่นสะเทือนสั้นเท่าไร เสียงก็จะดังขึ้นเท่านั้นยิ่งนานเสียงยิ่งต่ำลง

สไลด์ 6

เสียงเป็น คลื่นยืดหยุ่นทางกล,แพร่กระจายในก๊าซ ของเหลว ของแข็ง

คลื่นที่ทำให้เกิดความรู้สึกของเสียงด้วยความถี่ตั้งแต่ 16 Hz ถึง 20,000 Hz

เรียกว่า คลื่นเสียง (ส่วนใหญ่เป็นคลื่นตามยาว)

สไลด์ 7

การแพร่กระจายของเสียงสามารถเปรียบเทียบได้กับการแพร่กระจายของคลื่นในน้ำ มีเพียงบทบาทของก้อนหินที่ถูกโยนลงน้ำเท่านั้นที่จะถูกเล่นโดยร่างกายที่สั่น และแทนที่จะเป็นผิวน้ำ คลื่นเสียงจะแพร่กระจายไปในอากาศ การสั่นสะเทือนของกิ่งส้อมเสียงแต่ละครั้งทำให้เกิดการควบแน่นและการแยกส่วนในอากาศ การสลับของการควบแน่นและความหายากดังกล่าวเป็นคลื่นเสียง

สไลด์ 8

เพื่อที่จะได้ยินเสียงที่จำเป็น:

1. แหล่งกำเนิดเสียง

2. สื่อยืดหยุ่นระหว่างมันกับหู

3. ช่วงความถี่การสั่นสะเทือนที่แน่นอนของแหล่งกำเนิดเสียง - ระหว่าง 16 Hz ถึง 20 kHz

4.พลังคลื่นเสียงที่เพียงพอให้หูรับรู้

สไลด์ 9

แหล่งกำเนิดเสียงมีสองประเภท: ประดิษฐ์และเป็นธรรมชาติ ค้นหาได้ในปริศนา:

สไลด์ 10 – 12

1. บินผ่านใบหู

เขาส่งเสียงพึมพำกับฉัน: "ฉันไม่ใช่แมลงวัน"

จมูกก็ยาว

ใครจะฆ่าเขา?

เขาจะหลั่งเลือดของเขา

(ยุง).

3. นกร้องตัวน้อยในป่า

ชีวิต,

ทำความสะอาดขน

(นก).

4.เดินกลับไปกลับมา

ไม่เคยเบื่อเลย

ถึงทุกคนที่มา

เธอเสนอมือของเธอ

(ประตู).

5. สองพี่น้อง

พวกเขากำลังเคาะอยู่ด้านล่างเดียวกัน

แต่พวกเขาไม่เพียงแค่เอาชนะ -

พวกเขาร้องเพลงด้วยกัน

(กลอง).

6. วัวกินหญ้าบนทุ่งหญ้า

พนักงานต้อนรับไปแล้ว

แขวนกระดิ่งเล็กน้อย

นี่คืออะไร? เดาสิ!

(กระดิ่ง).

6. บนไม้สามเหลี่ยม

ดึงสายสามสายแล้ว

พวกเขาหยิบมันขึ้นมาและเริ่มเล่น -

ขาเริ่มเต้นด้วยตัวเอง

(บาลไลกา).

8.ตัวเครื่องมีขนาดเล็ก

แต่สิ่งที่น่าทึ่งมาก

หากเพื่อนของฉันอยู่ไกล

มันง่ายสำหรับฉันที่จะคุยกับเขา

(โทรศัพท์).

เสียงดนตรีเกิดจากเครื่องดนตรีหลายชนิด แหล่งกำเนิดเสียงในนั้นแตกต่างกัน เครื่องดนตรีจึงแบ่งออกเป็นหลายกลุ่ม:

สไลด์ 13–16

• เครื่องเพอร์คัชชัน – แทมบูรีน กลอง ไซโลโฟน ฯลฯ (ในที่นี้ วัสดุที่ตึง แผ่นโลหะ ฯลฯ จะสั่นสะเทือนเมื่อถูกไม้หรือมือกระแทก)
• เครื่องดนตรีประเภทลม - ฟลุต แตรเดี่ยวและแตรเดี่ยว คลาริเน็ต แตร ทรัมเป็ต (การสั่นสะเทือนของเสาอากาศภายในเครื่องดนตรี
• เครื่องสาย – ไวโอลิน กีตาร์ ฯลฯ.
• คีย์บอร์ด - เปียโน ฮาร์ปซิคอร์ด (การสั่นสะเทือนของสายเกิดจากการตีด้วยค้อน);

ดังนั้นตามผลกระทบที่พวกเขามีต่อเรา เสียงทั้งหมดจึงถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: เสียงดนตรีและเสียง พวกเขาแตกต่างกันอย่างไร?

การแยกความแตกต่างระหว่างดนตรีกับเสียงรบกวนนั้นค่อนข้างยาก เนื่องจากสิ่งที่ดูเหมือนดนตรีสำหรับคนหนึ่งอาจเป็นเพียงเสียงรบกวนสำหรับอีกคนหนึ่งเท่านั้น บางคนมองว่าโอเปร่าไม่ใช่ดนตรีโดยสิ้นเชิง ในขณะที่บางคนมองว่าดนตรีโอเปร่ามีขีดจำกัด เสียงม้าร้องหรือเสียงเกวียนที่บรรทุกไม้ซุงอาจเป็นเสียงรบกวนสำหรับคนส่วนใหญ่ แต่เป็นเพลงสำหรับพ่อค้าไม้ สำหรับพ่อแม่ที่รัก เสียงร้องไห้ของทารกแรกเกิดอาจดูเหมือนเป็นเสียงดนตรี สำหรับคนอื่นๆ เสียงดังกล่าวเป็นเพียงเสียงรบกวน

อย่างไรก็ตาม คนส่วนใหญ่จะยอมรับว่าเสียงที่มาจากสายสั่น กก ส้อมเสียง และสายเสียงสั่นของนักร้องนั้นเป็นเสียงดนตรี แต่ถ้าเป็นเช่นนั้น อะไรคือสิ่งสำคัญในการสร้างเสียงดนตรีหรือโทนเสียงที่น่าตื่นเต้น?

ประสบการณ์ของเราแสดงให้เห็นว่าสำหรับเสียงดนตรี การสั่นสะเทือนจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญ การสั่นของส้อมเสียง สาย ฯลฯ มีลักษณะเช่นนี้ การสั่นสะเทือนของรถไฟ รถยนต์ที่ทำจากไม้ ฯลฯ เกิดขึ้นเป็นระยะๆ ไม่สม่ำเสมอ และเสียงที่เกิดขึ้นก็เป็นเพียงเสียงรบกวนเท่านั้น เสียงรบกวนแตกต่างจากโทนเสียงดนตรีตรงที่มันไม่สอดคล้องกับความถี่การสั่นสะเทือนใดๆ ดังนั้นจึงเป็นไปตามระดับเสียงที่เฉพาะเจาะจงด้วย เสียงรบกวนประกอบด้วยการสั่นสะเทือนของความถี่ต่างๆ ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมและการขนส่งความเร็วสูงที่ทันสมัย ปัญหาใหม่- ต่อสู้กับเสียงรบกวน แม้แต่แนวคิดใหม่เกี่ยวกับ "มลพิษทางเสียง" ของสิ่งแวดล้อมก็เกิดขึ้น

สไลด์17 R. Rozhdestvensky ให้ภาพความเป็นจริงในปัจจุบันที่แม่นยำและกระชับ:

แอโรโดรม

ท่าเรือและชานชาลา

ป่าไม่มีนก ที่ดินไม่มีน้ำ...

ธรรมชาติรอบตัวน้อยลงเรื่อยๆ

มากขึ้นเรื่อยๆ - สิ่งแวดล้อม

เสียงรบกวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีความเข้มข้นสูง ไม่เพียงแต่น่ารำคาญและน่าเบื่อเท่านั้น แต่ยังส่งผลเสียต่อสุขภาพของคุณอีกด้วย

สิ่งที่อันตรายที่สุดคือการได้ยินเสียงที่รุนแรงในการได้ยินของบุคคลในระยะยาว ซึ่งอาจนำไปสู่การสูญเสียการได้ยินบางส่วนหรือทั้งหมดได้ สถิติทางการแพทย์พบว่าสูญเสียการได้ยินค่ะ ปีที่ผ่านมาเป็นผู้นำในโครงสร้างโรคจากการทำงานและไม่มีแนวโน้มลดลง

ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบคุณลักษณะของการรับรู้ของมนุษย์เกี่ยวกับเสียงที่ยอมรับได้จากมุมมองของการสร้างความมั่นใจด้านสุขภาพ ประสิทธิภาพสูงและความสะดวกสบาย ระดับเสียง ตลอดจนวิธีการและวิธีการจัดการกับเสียงรบกวน

ผลกระทบด้านลบของเสียงรบกวนต่อมนุษย์และการป้องกันจากเสียงดังกล่าว

ผลร้ายของเสียงต่อร่างกายมนุษย์

สไลด์ 18

อาการของผลกระทบที่เป็นอันตรายของเสียงต่อร่างกายมนุษย์นั้นมีความหลากหลายมาก

การสัมผัสกับเสียงรบกวนที่รุนแรงเป็นเวลานาน(มากกว่า 80 เดซิเบล) ในการได้ยินของบุคคลทำให้เกิดการสูญเสียบางส่วนหรือทั้งหมด ขึ้นอยู่กับระยะเวลาและความรุนแรงของการสัมผัสเสียงดัง ความไวของอวัยวะการได้ยินลดลงมากหรือน้อยเกิดขึ้น ซึ่งแสดงเป็นการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในเกณฑ์การได้ยิน ซึ่งจะหายไปหลังจากสิ้นสุดการสัมผัสเสียงรบกวน และด้วยระยะเวลานานและ (หรือ) ความรุนแรงของเสียง การเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เกิดขึ้นสูญเสียการได้ยิน (หูตึง)โดดเด่นด้วยการเปลี่ยนแปลงเกณฑ์การได้ยินอย่างต่อเนื่อง

การสูญเสียการได้ยินมีระดับดังต่อไปนี้:

สไลด์ 19

• ฉันปริญญา (สูญเสียการได้ยินเล็กน้อย) – สูญเสียการได้ยินในพื้นที่ความถี่คำพูดคือ 10 - 20 dB ที่ความถี่ 4000 Hz - 20 - 60 dB;
• ระดับ II (การสูญเสียการได้ยินปานกลาง) – การสูญเสียการได้ยินในพื้นที่ความถี่คำพูดคือ 21 - 30 dB ที่ความถี่ 4000 Hz - 20 - 65 dB;
• ระดับ III (การสูญเสียการได้ยินที่สำคัญ) - การสูญเสียการได้ยินในพื้นที่ความถี่คำพูดคือ 31 dB หรือมากกว่าที่ความถี่ 4000 Hz - 20 - 78 dB

ผลกระทบของเสียงรบกวนต่อร่างกายมนุษย์ไม่ได้จำกัดอยู่เพียงผลกระทบต่ออวัยวะในการได้ยินเท่านั้น. การระคายเคืองทางเสียงจะถูกส่งไปยังระบบประสาทส่วนกลางและระบบประสาทอัตโนมัติผ่านทางเส้นใยของเส้นประสาทการได้ยินและจะส่งผลกระทบผ่านทางพวกมัน อวัยวะภายในนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสถานะการทำงานของร่างกายส่งผลต่อสภาพจิตใจของบุคคลทำให้เกิดความวิตกกังวลและระคายเคือง คนที่สัมผัสกับเสียงรบกวนที่รุนแรง (มากกว่า 80 เดซิเบล) จะใช้เวลาโดยเฉลี่ยมากขึ้น 10-20% ในความพยายามทางกายภาพและทางจิตประสาท เพื่อรักษาระดับเสียงที่เขาได้รับไว้ที่ระดับเสียงต่ำกว่า 70 เดซิเบล มีการเพิ่มขึ้น 10–15% ของอุบัติการณ์โดยรวมของคนงานในอุตสาหกรรมที่มีเสียงดัง ผลกระทบต่อระบบประสาทอัตโนมัติจะเห็นได้ชัดแม้ในระดับเสียงต่ำ (40 - 70 เดซิเบล) ปฏิกิริยาอัตโนมัติที่เด่นชัดที่สุดคือการละเมิดการไหลเวียนของอุปกรณ์ต่อพ่วงเนื่องจากการหดตัวของเส้นเลือดฝอยของผิวหนังและเยื่อเมือกรวมถึงการเพิ่มขึ้นของ ความดันโลหิต(ที่ระดับเสียงสูงกว่า 85 เดซิเบล)

ผลกระทบของเสียงรบกวนต่อระบบประสาทส่วนกลางทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของระยะเวลาแฝง (ซ่อนเร้น) ของปฏิกิริยามอเตอร์ภาพ, นำไปสู่การหยุดชะงักของการเคลื่อนไหวของกระบวนการทางประสาท, การเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าสมอง, รบกวนกิจกรรมไฟฟ้าชีวภาพของสมองด้วยการสำแดง ทั่วไป การเปลี่ยนแปลงการทำงานในร่างกาย (แม้ในระดับเสียง 50–60 เดซิเบล) การเปลี่ยนแปลงศักยภาพทางชีวภาพของสมองการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญและทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีในโครงสร้างของสมอง

สำหรับเสียงที่หุนหันพลันแล่นและไม่สม่ำเสมอการสัมผัสเสียงรบกวนเพิ่มขึ้น

การเปลี่ยนแปลงสถานะการทำงานของส่วนกลางและระบบอัตโนมัติ ระบบประสาทเกิดขึ้นเร็วกว่าและที่ระดับเสียงต่ำกว่าความไวในการได้ยินที่ลดลง

สไลด์ 20

ปัจจุบัน “โรคเสียงดัง” มีลักษณะอาการที่ซับซ้อนดังนี้

• ลดความไวในการได้ยิน
• การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของระบบย่อยอาหาร, แสดงออกในความเป็นกรดลดลง;
• หัวใจล้มเหลว;
• ความผิดปกติของระบบประสาทต่อมไร้ท่อ

ผู้ที่ทำงานในสภาวะที่ต้องสัมผัสกับเสียงเป็นเวลานานจะมีอาการหงุดหงิด ปวดศีรษะ เวียนศีรษะ สูญเสียความทรงจำ เหนื่อยล้าเพิ่มขึ้น ความอยากอาหารลดลง ปวดหู ฯลฯ การสัมผัสกับเสียงรบกวนอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางลบต่อสภาวะทางอารมณ์ของบุคคล รวมถึงสภาวะเครียดด้วย ทั้งหมดนี้ลดประสิทธิภาพและประสิทธิผล คุณภาพ และความปลอดภัยในการทำงานของบุคคล เป็นที่ยอมรับว่าในงานที่ต้องการความสนใจเพิ่มขึ้นเมื่อระดับเสียงเพิ่มขึ้นจาก 70 เป็น 90 เดซิเบล ประสิทธิภาพแรงงานจะลดลง 20%

สไลด์ 21 (ภาพยนตร์ยาดิจิทัล)

สไลด์ 22

อัลตราซาวด์ ( ที่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์) ยังทำให้เกิดความเสียหายต่อการได้ยิน แม้ว่าหูของมนุษย์จะไม่ตอบสนองต่อสิ่งเหล่านั้นก็ตาม อัลตราซาวนด์อันทรงพลังส่งผลต่อเซลล์ประสาทของสมองและ ไขสันหลังทำให้เกิดอาการแสบร้อนในช่องหูภายนอกและรู้สึกคลื่นไส้

อันตรายไม่น้อยเลยอินฟราเรด การสัมผัสกับการสั่นสะเทือนทางเสียง (น้อยกว่า 20 เฮิรตซ์) ที่ความเข้มข้นที่เพียงพอ อินฟราซาวด์อาจส่งผลต่อระบบการทรงตัว ลดความไวในการได้ยิน เพิ่มความเมื่อยล้าและหงุดหงิด และทำให้สูญเสียการประสานงาน มีบทบาทพิเศษโดยการสั่นของความถี่ที่ความถี่ 7 Hz อันเป็นผลมาจากความบังเอิญกับความถี่ธรรมชาติของจังหวะอัลฟ่าของสมองไม่เพียง แต่สังเกตเห็นความบกพร่องทางการได้ยินเท่านั้น แต่อาจเกิดเลือดออกภายในได้เช่นกัน อินฟราซาวด์ (6 8 Hz) อาจทำให้เกิดปัญหาเกี่ยวกับหัวใจและระบบไหลเวียนโลหิตได้

สไลด์ 23 – 24

การอนุรักษ์การได้ยิน

ใช้นิ้วหัวแม่มืออุดหู วางนิ้วชี้บนเปลือกตาที่หลับตาอย่างระมัดระวัง นิ้วกลางบีบจมูก นิ้วนางและนิ้วก้อยทั้งสองวางอยู่บนริมฝีปากซึ่งพับเป็นท่อแล้วยื่นไปข้างหน้า หายใจเข้าทางปากอย่างราบรื่นเพื่อให้แก้มของคุณพองออก หลังจากหายใจเข้า ให้เอียงศีรษะแล้วกลั้นลมหายใจ จากนั้นค่อยๆ เงยหน้าขึ้น ลืมตา และหายใจออกทางจมูก

2. ออกกำลังกาย "ต้นไม้" เพื่อความเงียบ - ง่ายมากคุณสามารถพูดได้เฉพาะในกรณีที่ถามคำถามโดยตรงในรูปแบบที่ถูกต้องเท่านั้น คำถาม: “ คุณเป็นยังไงบ้าง”, “ คุณกำลังทำอะไรอยู่”, “ ฉันจะไปหรืออะไร” - ไม่ทำงาน หลังจากนั้นไม่นานผู้ถามก็เริ่มรู้สึกเหมือนเป็นผู้ยั่วยุที่เลวทรามและมีคำถามของเขา : “กี่โมงแล้ว” - เขาจัดการเอง.. แล้วความเงียบก็เข้ามา การออกกำลังกายช่วยประหยัดพลังงาน เพิ่มการได้ยิน และสมาธิ

โลกเต็มไปด้วยเสียงต่างๆ มากมาย เสียงนาฬิกาเดินและเสียงฮัมของเครื่องยนต์ เสียงใบไม้และเสียงลมร้องโหยหวน เสียงนกร้อง และเสียงผู้คน ผู้คนเริ่มเดาว่าเสียงเกิดขึ้นได้อย่างไรและเป็นอย่างไรเมื่อนานมาแล้ว มากกว่า นักปรัชญาชาวกรีกโบราณและนักวิทยาศาสตร์สารานุกรม อริสโตเติล จากการสังเกตได้อธิบายธรรมชาติของเสียงอย่างถูกต้อง โดยเชื่อว่าร่างกายที่มีเสียงจะสร้างการบีบอัดสลับและทำให้อากาศบริสุทธิ์ ปีที่แล้วผู้เขียนได้ทำงานเกี่ยวกับปัญหาธรรมชาติของเสียงและเสร็จสมบูรณ์ งานวิจัย: “ในโลกแห่งเสียง” ซึ่งความถี่เสียงของมาตราส่วนดนตรีคำนวณโดยใช้แก้วน้ำ

เสียงมีลักษณะเป็นปริมาณ ได้แก่ ความถี่ ความยาวคลื่น และความเร็ว มันยังโดดเด่นด้วยแอมพลิจูดและปริมาตร ดังนั้นเราจึงอยู่ในโลกแห่งเสียงที่หลากหลายและเฉดสีที่หลากหลาย

ในตอนท้ายของการวิจัยครั้งก่อน ฉันมีคำถามพื้นฐาน: มีวิธีกำหนดความเร็วของเสียงที่บ้านหรือไม่ ดังนั้นเราจึงสามารถกำหนดปัญหาได้: เราจำเป็นต้องหาวิธีหรือวิธีกำหนดความเร็วของเสียง

รากฐานทางทฤษฎีของหลักคำสอนเรื่องเสียง

โลกแห่งเสียง

โด-เร-มิ-ฟา-ซอล-ลา-ซี

แกมมาของเสียง พวกมันมีอยู่อย่างเป็นอิสระจากหูหรือไม่? สิ่งเหล่านี้เป็นเพียงความรู้สึกส่วนตัว แล้วโลกก็เงียบงัน หรือมันเป็นภาพสะท้อนของความเป็นจริงที่แท้จริงในจิตสำนึกของเรา? หากเป็นอย่างหลัง แม้ว่าจะไม่มีเรา โลกก็จะดังก้องไปพร้อมกับเสียงซิมโฟนี

ตำนานยังอ้างถึงพีทาโกรัส (582-500 ปีก่อนคริสตกาล) การค้นพบความสัมพันธ์เชิงตัวเลขที่สอดคล้องกับเสียงดนตรีต่างๆ เมื่อเดินผ่านโรงตีเหล็กซึ่งมีคนงานหลายคนกำลังตีเหล็ก พีธากอรัสสังเกตว่าเสียงมีอัตราส่วนที่ห้า สี่ และอ็อกเทฟ เมื่อเข้าไปในโรงตีเหล็ก เขามั่นใจว่าค้อนที่ให้อ็อกเทฟเมื่อเทียบกับค้อนที่หนักที่สุดนั้นมีน้ำหนักเท่ากับ 1/2 ของอันหลัง ค้อนที่ให้อ็อกเทฟที่ห้ามีน้ำหนักเท่ากับ 2/3 และ ควอร์ตมีน้ำหนักเท่ากับ 3/4 ของค้อนหนัก เมื่อกลับถึงบ้าน พีทาโกรัสได้แขวนเชือกที่มีน้ำหนักเป็นสัดส่วน 1/2: 2/3: 3/4 ที่ปลายสาย และถูกกล่าวหาว่าเมื่อตีสายแล้วจะสร้างช่วงเวลาทางดนตรีที่เหมือนกัน ในทางกายภาพ ตำนานไม่ยืนหยัดต่อการวิพากษ์วิจารณ์ ทั่งตีด้วยค้อนที่แตกต่างกันทำให้เกิดเสียงของตัวเองและน้ำเสียงเดียวกัน และกฎของการสั่นสะเทือนของเชือกไม่ได้ยืนยันตำนาน แต่ไม่ว่าในกรณีใด ตำนานก็พูดถึงคำสอนเรื่องความสามัคคีในสมัยโบราณ ข้อดีของชาวพีทาโกรัสในสาขาดนตรีนั้นไม่ต้องสงสัยเลย พวกเขาเกิดความคิดที่ประสบความสำเร็จในการวัดโทนเสียงของสายที่ทำให้เกิดเสียงโดยการวัดความยาวของสาย พวกเขารู้จักอุปกรณ์ "โมโนคอร์ด" ซึ่งเป็นกล่องที่ทำจากแผ่นไม้ซีดาร์และมีเชือกขึงเส้นหนึ่งอยู่บนฝา เมื่อคุณตีสาย มันจะสร้างโทนเสียงเฉพาะขึ้นมา หากคุณแบ่งสายออกเป็นสองส่วน โดยใช้หมุดสามเหลี่ยมตรงกลางค้ำไว้ จะทำให้ได้โทนเสียงที่ดังขึ้น มันฟังดูคล้ายกับโทนเสียงหลักมากจนเมื่อฟังพร้อมกันแทบจะรวมเป็นโทนเดียว ความสัมพันธ์ของสองโทนในดนตรีเป็นช่วงเวลา เมื่ออัตราส่วนความยาวสายอักขระเป็น 1/2:1 ช่วงดังกล่าวจะเรียกว่าอ็อกเทฟ ช่วงเวลาที่ห้าและสี่ที่พีทาโกรัสรู้จักจะได้มาถ้าหมุดของโมโนคอร์ดถูกย้ายเพื่อให้แยก 2/3 หรือ 3/4 ของสายตามลำดับ

สำหรับหมายเลขเจ็ดนั้นมีความเกี่ยวข้องกับความคิดที่เก่าแก่และลึกลับของผู้คนที่มีลักษณะกึ่งศาสนาและกึ่งลึกลับ อย่างไรก็ตาม เป็นไปได้มากว่านี่เป็นเพราะการแบ่งทางดาราศาสตร์ของเดือนตามจันทรคติออกเป็นสี่สัปดาห์ที่มีเจ็ดวัน ตัวเลขนี้ปรากฏมานานนับพันปีในตำนานต่างๆ ดังนั้นเราจึงพบมันในกระดาษปาปิรุสโบราณซึ่งเขียนโดยชาวอียิปต์ Ahmes เมื่อ 2000 ปีก่อนคริสตกาล เอกสารที่น่าสงสัยนี้มีชื่อว่า “คำแนะนำในการรับความรู้เกี่ยวกับสิ่งลี้ลับทั้งปวง” เหนือสิ่งอื่นใด เราพบว่ามีปัญหาลึกลับที่เรียกว่า “บันได” มันพูดถึงบันไดของตัวเลขที่แสดงถึงพลังของเลขเจ็ด: 7, 49, 343, 2401, 16,807 ใต้แต่ละตัวเลขจะมีภาพอักษรอียิปต์โบราณ: แมว, เมาส์, ข้าวบาร์เลย์, การวัด กระดาษปาปิรัสไม่ได้ให้เบาะแสเกี่ยวกับปัญหานี้ ล่ามสมัยใหม่ของต้นกก Ahmes ถอดรหัสสภาพของปัญหาดังนี้: คนเจ็ดคนมีแมวเจ็ดตัว แมวแต่ละตัวกินหนูเจ็ดตัว หนูแต่ละตัวสามารถกินข้าวบาร์เลย์ได้เจ็ดรวง หูแต่ละข้างสามารถปลูกเมล็ดข้าวได้เจ็ดตวง แมวจะประหยัดเมล็ดพืชได้มากแค่ไหน? ทำไมไม่มีปัญหากับเนื้อหาการผลิตที่เสนอเมื่อ 40 ศตวรรษก่อนล่ะ?

มาตราส่วนดนตรียุโรปสมัยใหม่มีเจ็ดโทนเสียง แต่ไม่ใช่ทุกครั้ง และไม่ใช่ทุกคนจะมีมาตราส่วนเจ็ดโทน ตัวอย่างเช่นใน จีนโบราณใช้สเกลห้าโทนเสียง เพื่อวัตถุประสงค์ในการปรับแต่งความสม่ำเสมอ ระดับเสียงอ้างอิงนี้จะต้องได้รับการประกาศอย่างเคร่งครัด ข้อตกลงระหว่างประเทศ. ตั้งแต่ปี 1938 เป็นต้นมา โทนเสียงที่สอดคล้องกับความถี่ 440 เฮิรตซ์ (440 การสั่นต่อวินาที) ถูกนำมาใช้เป็นโทนเสียงพื้นฐาน หลายๆ โทนเสียงที่ทำให้เกิดคอร์ดดนตรีพร้อมกัน ผู้ที่มีระดับเสียงสูงที่สุดสามารถได้ยินเสียงของแต่ละโทนเสียงในคอร์ดได้

แน่นอนว่าคุณรู้จักโครงสร้างของหูมนุษย์เป็นส่วนใหญ่ ให้เราจำมันสั้น ๆ หูประกอบด้วยสามส่วน: 1) หูชั้นนอกซึ่งลงท้ายด้วยแก้วหู; 2) หูชั้นกลางซึ่งด้วยความช่วยเหลือของกระดูกหูสามชิ้น: มัลลีอุส, อินคัสและกระดูกโกลน, ส่งการสั่นสะเทือนของแก้วหูไปยังหูชั้นใน; 3) หูชั้นในหรือเขาวงกตประกอบด้วยช่องครึ่งวงกลมและคอเคลีย โคเคลียเป็นเครื่องมือรับเสียง หูชั้นในเต็มไปด้วยของเหลว (น้ำเหลือง) ที่ถูกส่งเข้าไป การเคลื่อนไหวแบบสั่นการตีโกลนบนเมมเบรนทำให้หน้าต่างรูปไข่ในแคปซูลกระดูกของเขาวงกตกระชับขึ้น บนกะบังแบ่งโคเคลียออกเป็นสองส่วน ตามแนวยาวทั้งหมดจะมีแถวขวางที่ดีที่สุด เส้นใยประสาทค่อยๆเพิ่มความยาว

โลกแห่งเสียงมีจริง! แต่แน่นอนว่าเราไม่ควรคิดว่าโลกนี้กระตุ้นความรู้สึกแบบเดียวกันในทุกคน การถามว่าคนอื่นรับรู้เสียงในลักษณะเดียวกับคุณหรือไม่นั้นไม่ใช่วิธีการถามคำถามที่เป็นวิทยาศาสตร์

1. 2. แหล่งกำเนิดเสียง การสั่นสะเทือนของเสียง

โลกแห่งเสียงรอบตัวเรามีความหลากหลาย - เสียงของผู้คนและเสียงดนตรี เสียงนกร้องและเสียงผึ้ง ฟ้าร้องขณะเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง และเสียงของป่าในสายลม เสียงรถที่แล่นผ่าน เครื่องบิน ฯลฯ

สิ่งที่เสียงทั้งหมดมีเหมือนกันคือร่างกายที่สร้างมันขึ้นมา กล่าวคือ แหล่งกำเนิดเสียงสั่นสะเทือน

ไม้บรรทัดโลหะที่ยืดหยุ่นซึ่งยึดอยู่กับที่รองจะส่งเสียงหากส่วนที่เป็นอิสระซึ่งเลือกความยาวไว้ในลักษณะใดลักษณะหนึ่งถูกทำให้เคลื่อนที่แบบสั่น ในกรณีนี้ การสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงจะเห็นได้ชัด

แต่ไม่ใช่ทุกตัวที่สั่นจะเป็นแหล่งกำเนิดของเสียง ตัวอย่างเช่น ตุ้มน้ำหนักที่แกว่งไปมาบนเกลียวหรือสปริงจะไม่ส่งเสียง ไม้บรรทัดโลหะจะหยุดส่งเสียงหากคุณเลื่อนขึ้นด้านบนด้วยอุปกรณ์รอง และด้วยเหตุนี้จึงทำให้ปลายด้านที่ว่างยาวขึ้นเพื่อให้ความถี่การสั่นสะเทือนน้อยกว่า 20 เฮิรตซ์

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าหูของมนุษย์สามารถรับรู้ถึงการสั่นสะเทือนทางกลของร่างกายที่เกิดขึ้นที่ความถี่ตั้งแต่ 20 เฮิรตซ์ถึง 20,000 เฮิรตซ์ ดังนั้นการสั่นสะเทือนที่มีความถี่อยู่ในช่วงนี้จึงเรียกว่าเสียง

การสั่นสะเทือนทางกลที่มีความถี่เกิน 20,000 เฮิรตซ์เรียกว่าอัลตราโซนิก และการสั่นสะเทือนที่มีความถี่น้อยกว่า 20 เฮิรตซ์เรียกว่าอินฟราโซนิก

ควรสังเกตว่าขอบเขตที่ระบุของช่วงเสียงนั้นขึ้นอยู่กับอำเภอใจ เนื่องจากขึ้นอยู่กับอายุของคนและลักษณะเฉพาะของเครื่องช่วยฟัง โดยทั่วไปแล้ว เมื่ออายุมากขึ้น ขีดจำกัดบนของเสียงที่รับรู้จะลดลงอย่างมาก - ผู้สูงอายุบางคนสามารถได้ยินเสียงที่มีความถี่ไม่เกิน 6,000 เฮิรตซ์ ในทางกลับกัน เด็กสามารถรับรู้เสียงที่มีความถี่สูงกว่า 20,000 เฮิรตซ์เล็กน้อย

สัตว์บางชนิดจะได้ยินเสียงการสั่นสะเทือนที่มีความถี่มากกว่า 20,000 เฮิรตซ์ หรือน้อยกว่า 20 เฮิรตซ์

โลกเต็มไปด้วยเสียงต่างๆ มากมาย เสียงนาฬิกาเดินและเสียงฮัมของเครื่องยนต์ เสียงใบไม้และเสียงลมร้องโหยหวน เสียงนกร้อง และเสียงผู้คน ผู้คนเริ่มเดาว่าเสียงเกิดขึ้นได้อย่างไรและเป็นอย่างไรเมื่อนานมาแล้ว ตัวอย่างเช่น พวกเขาสังเกตเห็นว่าเสียงนั้นถูกสร้างขึ้นโดยร่างกายที่สั่นสะเทือนในอากาศ แม้แต่นักปรัชญาและนักสารานุกรมชาวกรีกโบราณอริสโตเติลก็อธิบายธรรมชาติของเสียงได้อย่างถูกต้องตามการสังเกตโดยเชื่อว่าร่างกายที่มีเสียงจะสร้างการบีบอัดสลับและการทำให้อากาศบริสุทธิ์ ดังนั้นสายที่สั่นจะบีบอัดหรือทำให้อากาศบริสุทธิ์และด้วยความยืดหยุ่นของอากาศ เอฟเฟกต์ที่สลับกันเหล่านี้จึงถูกส่งไปยังอวกาศเพิ่มเติม - จากชั้นหนึ่งไปอีกชั้นหนึ่ง คลื่นยืดหยุ่นจึงเกิดขึ้น เมื่อมาถึงหูของเรา มันจะกระทบแก้วหูและทำให้เกิดความรู้สึกของเสียง

โดยการได้ยิน บุคคลจะรับรู้คลื่นยืดหยุ่นที่มีความถี่ตั้งแต่ประมาณ 16 Hz ถึง 20 kHz (1 Hz - 1 การสั่นสะเทือนต่อวินาที) ด้วยเหตุนี้คลื่นยืดหยุ่นในตัวกลางใด ๆ ซึ่งมีความถี่อยู่ภายในขอบเขตที่กำหนดเรียกว่าคลื่นเสียงหรือเพียงแค่เสียง ในอากาศที่อุณหภูมิ 0° C และ ความดันปกติเสียงเดินทางด้วยความเร็ว 330 m/s

แหล่งที่มาของเสียงในก๊าซและของเหลวไม่เพียงแต่มาจากการสั่นของวัตถุเท่านั้น ตัวอย่างเช่น กระสุนและลูกศรเป่านกหวีดในอากาศ ลมโห่ร้อง และเสียงคำรามของเครื่องบินเทอร์โบเจ็ทไม่เพียงแต่ประกอบด้วยเสียงของหน่วยปฏิบัติการ เช่น พัดลม คอมเพรสเซอร์ กังหัน ห้องเผาไหม้ ฯลฯ แต่ยังรวมถึงเสียงของกระแสน้ำเจ็ต น้ำวน กระแสลมปั่นป่วนที่เกิดขึ้นเมื่อไหลไปรอบๆ เครื่องบินด้วยความเร็วสูง วัตถุที่พุ่งอย่างรวดเร็วผ่านอากาศหรือน้ำดูเหมือนว่าจะหยุดกระแสที่ไหลรอบ ๆ ตัวมัน และทำให้เกิดบริเวณที่หายากและการบีบอัดในตัวกลางเป็นระยะ ส่งผลให้เกิดคลื่นเสียง

แนวคิดเรื่องน้ำเสียงและน้ำเสียงก็มีความสำคัญในการศึกษาเสียงเช่นกัน เสียงจริงใดๆ ไม่ว่าจะเป็นเสียงมนุษย์หรือการเล่นเครื่องดนตรี ไม่ใช่การสั่นสะเทือนฮาร์มอนิกธรรมดา แต่เป็นส่วนผสมที่แปลกประหลาดของการสั่นสะเทือนฮาร์มอนิกหลายๆ ชุดกับความถี่บางชุด อันที่มีความถี่ต่ำสุดเรียกว่าเสียงพื้นฐาน ส่วนอันอื่นเรียกว่าเสียงหวือหวา จำนวนเสียงหวือหวาที่แตกต่างกันในเสียงหนึ่งๆ ทำให้เสียงมีสีพิเศษ - เสียงต่ำ ความแตกต่างระหว่างเสียงต่ำกับอีกเสียงหนึ่งไม่ได้ถูกกำหนดโดยตัวเลขเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเข้มของเสียงหวือหวาที่มาพร้อมกับเสียงของเสียงพื้นฐานด้วย ด้วยเสียงต่ำ เราแยกแยะเสียงของไวโอลินและเปียโน กีตาร์และฟลุตได้อย่างง่ายดาย และจดจำเสียงของคนที่คุ้นเคยได้อย่างง่ายดาย

1.4.ระดับเสียงและระดับเสียงต่ำ

มาสร้างเสียงสองสายที่แตกต่างกันบนกีตาร์หรือบาลาไลกากันดีกว่า เราจะได้ยินเสียงที่แตกต่างกัน: เสียงหนึ่งต่ำกว่าและอีกเสียงหนึ่งสูงขึ้น เสียงของผู้ชายนั้นต่ำกว่าเสียงของผู้หญิง เสียงเบสนั้นต่ำกว่าเสียงของเทเนอร์ และเสียงของโซปราโนก็สูงกว่าเสียงอัลโต

ระดับเสียงขึ้นอยู่กับอะไร?

เราสามารถสรุปได้ว่าระดับเสียงนั้นขึ้นอยู่กับความถี่ของการสั่นสะเทือน ยิ่งความถี่ของการสั่นสะเทือนของแหล่งกำเนิดเสียงสูงเท่าไร เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

โทนเสียงที่บริสุทธิ์คือเสียงของแหล่งกำเนิดที่สั่นด้วยความถี่เดียว

เสียงจากแหล่งอื่นๆ (เช่น เสียงเครื่องดนตรีต่างๆ เสียงผู้คน เสียงไซเรน และอื่นๆ อีกมากมาย) แสดงถึงชุดการสั่นของความถี่ที่แตกต่างกัน เช่น ชุดของโทนเสียงที่บริสุทธิ์

ความถี่ต่ำสุด (เช่น ที่น้อยที่สุด) ของเสียงที่ซับซ้อนดังกล่าวเรียกว่าความถี่พื้นฐาน และเสียงที่สอดคล้องกันของระดับเสียงหนึ่งเรียกว่าเสียงพื้นฐาน (บางครั้งเรียกง่ายๆ ว่าโทนเสียง) ระดับเสียงที่ซับซ้อนจะถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยระดับเสียงพื้นฐานของเสียงนั้น

โทนเสียงอื่นๆ ทั้งหมดของเสียงที่ซับซ้อนเรียกว่าโอเวอร์โทน เสียงหวือหวาเป็นตัวกำหนดเสียงต่ำของเสียง กล่าวคือ คุณภาพของเสียงที่ช่วยให้เราแยกแยะเสียงของบางแหล่งจากเสียงของแหล่งอื่นได้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถแยกแยะเสียงเปียโนจากเสียงไวโอลินได้อย่างง่ายดาย แม้ว่าเสียงเหล่านี้จะมีระดับเสียงเท่ากัน นั่นคือความถี่พื้นฐานเดียวกันก็ตาม ความแตกต่างระหว่างเสียงเหล่านี้เกิดจากชุดของเสียงหวือหวาที่แตกต่างกัน

ดังนั้น ระดับเสียงจะถูกกำหนดโดยความถี่ของโทนเสียงพื้นฐาน ยิ่งความถี่ของโทนเสียงพื้นฐานสูงเท่าไร เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

เสียงต่ำของเสียงถูกกำหนดโดยจำนวนรวมของเสียงหวือหวา

1. 5. เหตุใดจึงมีเสียงต่างกัน?

เสียงจะแตกต่างกันในด้านระดับเสียง ระดับเสียง และระดับเสียง ความดังของเสียงส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับระยะห่างของหูของผู้ฟังจากวัตถุที่เกิดเสียง และส่วนหนึ่งขึ้นอยู่กับความกว้างของการสั่นสะเทือนของวัตถุที่เกิดเสียง คำว่าแอมพลิจูดหมายถึงระยะทางที่ร่างกายเดินทางจากจุดสุดขั้วหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งระหว่างการแกว่งของมัน ยิ่งระยะห่างมากเท่าใดเสียงก็จะยิ่งดังมากขึ้นเท่านั้น

ระดับเสียงขึ้นอยู่กับความเร็วหรือความถี่ของการสั่นสะเทือนของร่างกาย ยิ่งวัตถุสั่นสะเทือนในหนึ่งวินาทีมากเท่าใด เสียงก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม สองเสียงที่มีระดับเสียงและระดับเสียงเท่ากันอาจแตกต่างกันทุกประการ ความเป็นละครเพลงของเสียงขึ้นอยู่กับจำนวนและความแรงของเสียงหวือหวาที่อยู่ในนั้น ถ้าสายไวโอลินถูกสร้างให้สั่นสะเทือนตลอดความยาวสายจนไม่เกิดการสั่นเพิ่มเติม ก็จะได้ยินโทนเสียงที่ต่ำที่สุดที่สามารถทำให้เกิดได้ โทนนี้เรียกว่าโทนหลัก อย่างไรก็ตาม หากมีการสั่นเพิ่มเติมของแต่ละส่วนเกิดขึ้น หมายเหตุที่สูงกว่าจะปรากฏขึ้นเพิ่มเติม พวกเขาจะสร้างเสียงไวโอลินพิเศษให้สอดคล้องกับโทนเสียงหลัก โน้ตที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโทนเสียงหลักเรียกว่าโอเวอร์โทน พวกเขากำหนดเสียงต่ำของเสียงใดเสียงหนึ่ง

1. 6. การสะท้อนและการแพร่กระจายของการรบกวน

การรบกวนของท่อยางหรือสปริงที่ยืดออกส่วนหนึ่งเคลื่อนที่ไปตามความยาวของท่อ เมื่อเกิดการรบกวนถึงปลายท่อ จะสะท้อนออกมาไม่ว่าปลายท่อจะยึดอยู่กับที่หรือว่างก็ตาม ปลายที่จับไว้จะถูกดึงขึ้นอย่างรวดเร็วแล้วจึงนำไปยังตำแหน่งเดิม สันที่ก่อตัวบนท่อจะเคลื่อนไปตามท่อไปยังผนัง ซึ่งจะมีการสะท้อนกลับ ในกรณีนี้ คลื่นสะท้อนจะมีรูปร่างของการยุบ กล่าวคือ มันอยู่ต่ำกว่าตำแหน่งเฉลี่ยของท่อ ในขณะที่แอนติโนดดั้งเดิมอยู่เหนือ อะไรคือสาเหตุของความแตกต่างนี้? ลองนึกภาพปลายท่อยางที่ติดอยู่กับผนัง เนื่องจากได้รับการแก้ไขแล้วจึงไม่สามารถเคลื่อนย้ายได้ แรงกระตุ้นของแรงกระตุ้นที่เข้ามามีแนวโน้มที่จะบังคับให้แรงกระตุ้นเคลื่อนขึ้นด้านบน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ จึงต้องมีแรงลงที่เท่ากันและตรงข้ามกันที่เล็ดลอดออกมาจากส่วนรองรับและจ่ายไปที่ปลายท่อยาง ดังนั้นแรงกระตุ้นที่สะท้อนกลับจึงอยู่ที่ตำแหน่งที่มีแอนติโนดอยู่ด้านล่าง ความแตกต่างของเฟสระหว่างพัลส์ที่สะท้อนและพัลส์ดั้งเดิมคือ 180°

1. 7. คลื่นนิ่ง

เมื่อมือที่ถือท่อตัดขยับขึ้นและลง และความถี่ของการเคลื่อนที่ค่อยๆ เพิ่มขึ้น จะถึงจุดที่ได้รับแอนติโนดตัวเดียว ความถี่ของการสั่นสะเทือนของแขนที่เพิ่มขึ้นอีกจะนำไปสู่การก่อตัวของแอนติโนดคู่ หากคุณวัดความถี่ของการเคลื่อนไหวของเข็มนาฬิกา คุณจะเห็นว่าความถี่ของเข็มนั้นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เนื่องจากเป็นการยากที่จะขยับมือให้เร็วขึ้น จึงควรใช้เครื่องสั่นแบบกลไกจะดีกว่า

คลื่นที่เกิดขึ้นเรียกว่าคลื่นนิ่งหรือคลื่นนิ่ง พวกมันก่อตัวขึ้นเนื่องจากมีคลื่นสะท้อนมาซ้อนทับกับเหตุการณ์หนึ่ง

ในการศึกษานี้ มีคลื่นสองแบบ: เหตุการณ์และภาพสะท้อน พวกมันมีความถี่ แอมพลิจูด และความยาวคลื่นเท่ากัน แต่เคลื่อนที่ในทิศทางตรงกันข้าม สิ่งเหล่านี้เป็นคลื่นเคลื่อนที่ แต่พวกมันรบกวนซึ่งกันและกันและทำให้เกิดคลื่นนิ่ง สิ่งนี้มีผลกระทบดังต่อไปนี้: ก) อนุภาคทั้งหมดในแต่ละครึ่งความยาวคลื่นจะสั่นเป็นเฟส กล่าวคือ อนุภาคทั้งหมดเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันในเวลาเดียวกัน; b) แต่ละอนุภาคมีแอมพลิจูดแตกต่างจากแอมพลิจูดของอนุภาคถัดไป c) ความต่างเฟสระหว่างการสั่นของอนุภาคในครึ่งคลื่นหนึ่งและการสั่นของอนุภาคในครึ่งคลื่นถัดไปคือ 180° นี่หมายถึงว่าพวกมันเบี่ยงเบนไปในทิศทางตรงกันข้ามให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในเวลาเดียวกัน หรือหากพบว่าตัวเองอยู่ในตำแหน่งตรงกลาง พวกมันก็เริ่มเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม

อนุภาคบางชนิดไม่เคลื่อนที่ (มีแอมพลิจูดเป็นศูนย์) เนื่องจากแรงที่กระทำต่ออนุภาคจะเท่ากันและตรงกันข้ามเสมอ จุดเหล่านี้เรียกว่าจุดปมหรือปม และระยะห่างระหว่างสองปมที่ตามมาคือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น นั่นคือ 1\2 แลมบ์

การเคลื่อนไหวสูงสุดเกิดขึ้นที่จุดต่างๆ และแอมพลิจูดของจุดเหล่านี้เป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของคลื่นที่ตกกระทบ จุดเหล่านี้เรียกว่าแอนติโนด และระยะห่างระหว่างแอนติโนดสองตัวต่อมาคือครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ระยะห่างระหว่างโหนดและแอนติโหนดถัดไปคือหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น นั่นคือ 1\4แล

คลื่นนิ่งแตกต่างจากคลื่นเคลื่อนที่ ในคลื่นเคลื่อนที่ ก) อนุภาคทั้งหมดมีแอมพลิจูดของการสั่นเท่ากัน b) แต่ละอนุภาคไม่อยู่ในเฟสของอนุภาคถัดไป

1. 8. หลอดเรโซแนนซ์

ท่อเรโซแนนซ์เป็นท่อแคบที่สร้างการสั่นสะเทือนของคอลัมน์อากาศ หากต้องการเปลี่ยนความยาวของเสาอากาศให้ใช้ วิธีทางที่แตกต่างเช่น การเปลี่ยนแปลงระดับน้ำในท่อ ปลายท่อปิดเป็นปมเนื่องจากอากาศที่สัมผัสกับท่อหยุดนิ่ง ปลายเปิดของท่อจะเป็นแอนติโนดเสมอ เนื่องจากแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนจะสูงสุดที่นี่ มีหนึ่งโหนดและหนึ่งแอนติโนด ความยาวของท่อประมาณหนึ่งในสี่ของความยาวของคลื่นนิ่ง

เพื่อแสดงให้เห็นว่าความยาวของเสาอากาศแปรผกผันกับความถี่ของคลื่น จำเป็นต้องใช้ชุดส้อมเสียง ควรใช้ลำโพงขนาดเล็กที่เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดความถี่เสียงที่ปรับเทียบแล้ว แทนที่จะใช้ส้อมปรับความถี่คงที่ แทนที่จะใช้ท่อน้ำจะใช้ท่อยาวที่มีลูกสูบเนื่องจากจะทำให้เลือกความยาวของคอลัมน์อากาศได้ง่ายขึ้น แหล่งกำเนิดเสียงคงที่จะถูกวางไว้ใกล้กับปลายท่อ และได้รับความยาวเรโซแนนซ์ของคอลัมน์อากาศสำหรับความถี่ 300 Hz, 350 Hz, 400 Hz, 450 Hz, 500 Hz, 550 Hz และ 600 Hz

เมื่อเทน้ำลงในขวด เสียงบางอย่างจะเกิดขึ้นเมื่ออากาศในขวดเริ่มสั่นสะเทือน ระดับเสียงนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อปริมาตรอากาศในขวดลดลง ขวดแต่ละขวดมีความถี่ตามธรรมชาติที่แน่นอน และเมื่อคุณเป่าขวดไปที่คอขวดที่เปิดอยู่ ก็จะเกิดเสียงขึ้นเช่นกัน

ในช่วงเริ่มต้นของสงคราม พ.ศ. 2482-2488 ไฟฉายมุ่งความสนใจไปที่เครื่องบินโดยใช้อุปกรณ์ที่ทำงานในช่วงเสียง เพื่อป้องกันไม่ให้พวกเขาโฟกัส ลูกเรือบางคนจึงโยนขวดเปล่าออกจากเครื่องบินเมื่อถูกจับได้ว่าอยู่ในสปอตไลท์ เครื่องรับรับรู้เสียงดังของขวดที่ตกลงมา และไฟสปอร์ตไลท์ก็สูญเสียโฟกัสไป

1. 9. เครื่องดนตรีประเภทลม.

เสียงที่เกิดจากเครื่องเป่าลมขึ้นอยู่กับคลื่นนิ่งที่เกิดขึ้นในท่อ โทนสีขึ้นอยู่กับความยาวของท่อและประเภทของการสั่นสะเทือนของอากาศในท่อ

เช่น ไปป์ออร์แกนแบบเปิด อากาศถูกเป่าเข้าไปในท่อผ่านรูและกระทบกับส่วนที่ยื่นออกมาอย่างแหลมคม ส่งผลให้อากาศในท่อสั่นสะเทือน เนื่องจากปลายทั้งสองของท่อเปิดอยู่ จึงมีแอนติโนดอยู่ที่ปลายแต่ละด้านเสมอ การสั่นแบบที่ง่ายที่สุดคือแบบที่มีแอนติโนดอยู่ที่ปลายแต่ละด้านและมีโหนดอยู่ตรงกลางหนึ่งอัน นี่คือการสั่นสะเทือนพื้นฐาน และความยาวของท่อจะอยู่ที่ประมาณครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ความถี่พื้นฐาน =c/2l โดยที่ c คือความเร็วของเสียง และ l คือความยาวของท่อ

ท่อออร์แกนปิดจะมีตัวกั้นอยู่ที่ปลาย หมายความว่าปลายท่อปิดอยู่ ซึ่งหมายความว่าจะมีโหนดอยู่ที่ส่วนท้ายนี้เสมอ เห็นได้ชัดว่า: ก) ความถี่พื้นฐานของท่อปิดคือครึ่งหนึ่งของความถี่พื้นฐานของท่อเปิดที่มีความยาวเท่ากัน; b) เฉพาะเสียงหวือหวาแปลก ๆ เท่านั้นที่สามารถเกิดขึ้นได้ด้วยไปป์ปิด ดังนั้นช่วงโทนเสียงของไปป์เปิดจึงมากกว่าช่วงเสียงของไปป์ปิด

สภาพร่างกายทำให้เสียงเครื่องดนตรีเปลี่ยนไป การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้ความเร็วของเสียงในอากาศเพิ่มขึ้นและทำให้ความถี่พื้นฐานเพิ่มขึ้น ความยาวของท่อยังเพิ่มขึ้นเล็กน้อยทำให้ความถี่ลดลง เมื่อเล่นออร์แกน เช่น ในโบสถ์ นักแสดงขอให้เปิดความร้อนเพื่อให้ออร์แกนสามารถส่งเสียงได้ในอุณหภูมิปกติ เครื่องสายมีการควบคุมความตึงของสาย การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้เชือกขยายตัวและความตึงเครียดลดลง

บทที่ 2 ส่วนปฏิบัติ

2. 1. วิธีการหาความเร็วของเสียงโดยใช้ท่อเรโซแนนซ์

อุปกรณ์ดังแสดงในรูป ท่อเรโซแนนซ์เป็นท่อแคบยาว A เชื่อมต่อกับอ่างเก็บน้ำ B ผ่านท่อยาง มีน้ำอยู่ในท่อทั้งสอง เมื่อ B ถูกยกขึ้น ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A จะลดลง และเมื่อ B ลดลง ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A จะเพิ่มขึ้น วางส้อมเสียงแบบสั่นไว้ที่ด้านบนของ A เมื่อความยาวของเสาอากาศที่ A แทบจะเป็นศูนย์ คุณจะไม่ได้ยินเสียงใดๆ เมื่อความยาวของเสาอากาศใน A เพิ่มขึ้น คุณจะได้ยินเสียงดังขึ้น จนถึงระดับสูงสุด จากนั้นจึงเริ่มจางลง ทำซ้ำขั้นตอนนี้ โดยปรับ B เพื่อให้ความยาวของคอลัมน์อากาศใน A ทำให้เกิดเสียงสูงสุด จากนั้นวัดความยาว l1 ของเสาอากาศ

ได้ยินเสียงดังเนื่องจากความถี่ธรรมชาติของคอลัมน์อากาศที่มีความยาว l1 เท่ากับความถี่ธรรมชาติของส้อมเสียง ดังนั้นคอลัมน์อากาศจึงสั่นสะเทือนพร้อมๆ กัน คุณได้พบตำแหน่งเสียงสะท้อนแรกแล้ว ที่จริงแล้ว ความยาวของอากาศที่สั่นนั้นยาวกว่าคอลัมน์อากาศใน A บ้าง

หากคุณละเว้น ในระดับที่ต่ำกว่า เพื่อให้ความยาวของเสาอากาศเพิ่มขึ้น คุณจะพบตำแหน่งอื่นที่เสียงไปถึง ความแข็งแรงสูงสุด. กำหนดตำแหน่งนี้อย่างแม่นยำและวัดความยาว l2 ของเสาอากาศ นี่คือตำแหน่งเสียงสะท้อนที่สอง เช่นเดิม ปลายท่ออยู่ที่ปลายเปิดของท่อ และปมอยู่ที่ผิวน้ำ ซึ่งสามารถทำได้เฉพาะในกรณีที่แสดงในรูปเท่านั้น ซึ่งในกรณีนี้ความยาวของเสาอากาศในท่อจะอยู่ที่ประมาณ 3\4 ความยาวคลื่น (3\4 แลมบ์ดา)

การลบทั้งสองการวัดจะได้:

3\4 แลมบ์ - 1\4 แลมบ์ = l2 - l1 ดังนั้น 1\2 แลมบ์ = l2 - l1

ดังนั้น c = ν แล = ν 2 (l2 - l1) โดยที่ ν คือความถี่ของส้อมเสียง นี่เป็นวิธีที่รวดเร็วและแม่นยำในการกำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ

2. 2. การทดลองและการคำนวณ

ใช้เครื่องมือและอุปกรณ์ต่อไปนี้เพื่อกำหนดความเร็วของคลื่นเสียง:

ขาตั้งกล้องอเนกประสงค์

หลอดแก้วหนา ปิดผนึกปลายด้านหนึ่ง ยาว 1.2 เมตร

ส้อมเสียง ความถี่ 440 Hz โน้ต “A”;

ค้อน;

ขวดน้ำ;

ปทัฏฐาน

ความคืบหน้าของการศึกษา:

1. ประกอบขาตั้งกล้องที่ฉันติดวงแหวนเข้ากับข้อต่อ

2. วางหลอดแก้วไว้บนขาตั้ง

3. ด้วยการเติมน้ำลงในท่อและคลื่นเสียงที่น่าตื่นเต้นบนส้อมเสียง เขาได้สร้างคลื่นนิ่งในท่อ

4. จากการทดลอง ฉันสามารถบรรลุความสูงของคอลัมน์น้ำจนคลื่นเสียงในหลอดแก้วถูกขยายเพื่อให้สังเกตการสั่นพ้องในหลอดได้

5. วัดความยาวปลายท่อช่วงแรกที่ไม่มีน้ำ - l2 = 58 ซม. = 0.58 ม.

6.เติมน้ำลงในท่ออีกครั้ง (ทำซ้ำขั้นตอนที่ 3, 4, 5) – l1 = 19 ซม. = 0.19 ม.

7. ทำการคำนวณโดยใช้สูตร: c = ν แล = ν 2 (l2 - l1)

8. วินาที = 440 เฮิรตซ์ * 2 (0.58 ม. - 0.19 ม.) = 880 * 0.39 = 343.2 ม.\วินาที

ผลการศึกษาคือ ความเร็วเสียง = 343.2 เมตร/วินาที

2. 3. บทสรุปของภาคปฏิบัติ

ใช้อุปกรณ์ที่เลือกกำหนดความเร็วของเสียงในอากาศ เราเปรียบเทียบผลลัพธ์ที่ได้กับค่าตาราง – 330 ม./วินาที ค่าผลลัพธ์จะเท่ากับค่าในตารางโดยประมาณ ความคลาดเคลื่อนเกิดจากข้อผิดพลาดในการวัด เหตุผลที่สอง: ค่าตารางถูกกำหนดไว้ที่อุณหภูมิ 00C และในอพาร์ทเมนต์อุณหภูมิอากาศ = 240C

ดังนั้นจึงสามารถใช้วิธีที่เสนอในการกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้ท่อเรโซแนนซ์ได้

บทสรุป.

ความสามารถในการคำนวณและกำหนดลักษณะของเสียงมีประโยชน์มาก ดังต่อไปนี้จากการศึกษาลักษณะของเสียง: ระดับเสียง, แอมพลิจูด, ความถี่, ความยาวคลื่น - ค่าเหล่านี้มีอยู่ในเสียงบางอย่างจากนั้นเราสามารถกำหนดได้ว่าเสียงใดที่เราได้ยิน ช่วงเวลานี้. เรากำลังเผชิญกับรูปแบบทางคณิตศาสตร์ของเสียงอีกครั้ง แม้ว่าจะสามารถคำนวณความเร็วของเสียงได้ แต่ก็ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของห้องและพื้นที่ที่เกิดเสียง

ดังนั้นวัตถุประสงค์ของการศึกษาจึงบรรลุผล

สมมติฐานการวิจัยได้รับการยืนยันแล้ว แต่ในอนาคตจำเป็นต้องคำนึงถึงข้อผิดพลาดในการวัดด้วย

จากนี้ วัตถุประสงค์การวิจัยจึงเสร็จสมบูรณ์:

ศึกษา พื้นฐานทางทฤษฎีคำถามนี้;

มีการระบุรูปแบบแล้ว

การวัดที่จำเป็นเสร็จสิ้นแล้ว

ทำการคำนวณความเร็วของเสียง

ผลการคำนวณที่ได้รับถูกนำมาเปรียบเทียบกับข้อมูลแบบตารางที่มีอยู่

มีการประเมินผลลัพธ์ที่ได้รับ

ผลงาน: o เรียนรู้การกำหนดความเร็วของเสียงโดยใช้ท่อเรโซแนนซ์ o ฉันพบปัญหาเกี่ยวกับความเร็วเสียงที่แตกต่างกันเมื่อใด อุณหภูมิที่แตกต่างกันดังนั้นฉันจะพยายามตรวจสอบปัญหานี้ในอนาคตอันใกล้นี้