Menu

Publikacje uczniów

Jako osoba, która gra na klarnecie, niejednokrotnie zastanawiałam się, w jaki sposób możemy określić wysokość dźwięku, wydawanego przez dany instrument. Takimi zagadnieniami zajmuje się akustyka - dział fizyki, który bada powstawania dźwięków i sposób rozchodzenia się ich w ośrodkach materialnych. Jednym z jej działów jest akustyka muzyczna, która bada w jaki sposób wytwarzany jest dźwięk w instrumentach muzycznych oraz zajmuje się obserwacją rozprzestrzeniania i zapisywania go na nośnikach dźwięku.

 

Czym jest dźwięk?

Dźwięk to jedno ze zjawisk fizycznych, będące zjawiskiem akustycznym. Powstaje on na skutek drgań ciał sprężystych i wprawia w drgania powietrze, które dociera do naszych uszu. Ciałem sprężystym dla fortepianu będą napięte struny, pobudzane do drgań po uderzeniu w nie połączonym z klawiszami mechanizmem. Dla gitary są to struny, w które uderza się ręką lub piórkiem, dla harmonijki ustnej – blaszki, które wprowadzane są w drgania po zadęciu w otwory. W instrumentach dętych, takich jak klarnet czy trąbka, drga słup powietrza, a w ksylofonie – drewniany element.

Czym jest ton?

Najczęściej częstotliwość dźwięku nie jest jasno określona. Tylko jeden typ  posiada pojedynczą częstotliwość. Nazywa się on tonem i jest falą harmoniczną (sinusoidalną) i jest najprostszym z dźwięków. Dźwięki złożone są mieszaniną różnych tonów. Ich obecność wpływa na barwę dźwięku. Dźwięk fali prostej jest dla ucha bardzo nieprzyjemny, dlatego też nie ma większego znaczenia w muzyce.

Ton podstawowy (pierwszy alikwot) jest najważniejszym tonem, jaki wydawany jest przez instrument muzyczny. Charakteryzuje się on najniższą częstotliwością wśród wszystkich tonów wydawanych przez instrument i określa on wysokość dźwięku. W widmie dźwięku występują zazwyczaj też tony wyższe harmonicznie od tonu podstawowego (alikwoty o zwiększonej amplitudzie).  Im więcej jest takich tonów, tym bogatsza jest barwa dźwięku.

Wyższe harmonicznie tony  dla większości instrumentów mają częstotliwości, które są wielokrotnościami tonu podstawowego. Jeżeli ton podstawowy ma częstotliwość równą 440 Hz, to druga harmoniczna ma 880 Hz, trzecia – 1320 Hz.

Wszystkie dobrze zestrojone ze sobą instrumenty, gdy będą grać ten sam dźwięk a', wydawać będą ten sam ton podstawowy – 440 Hz, ale różnić się będą zawartością tonów wyższych harmonicznie o częstotliwościach 880Hz, 1320Hz itd.

Pomiędzy kolejnymi alikwotami dźwięku tworzą się naturalne interwały muzyczne, czyli: oktawa (2:1), kwinta (3:2), kwarta (4:3), tercja wielka (5:4), tercja mała (6:5).

 

Szumy

Szum jest sygnałem akustycznym lub elektrycznym, który posiada widmo ciągłe. Szum biały jest szczególnym przypadkiem szumu. Charakteryzuje się on jednakowym natężeniem w wybranym zakresie widma.

 

Podział dźwięków ze względu na właściwości

Ze względu na właściwości wyróżniamy dwa typy dźwięków: regularne i nieregularne. Instrumenty muzyczne wydają dźwięki, które mają znacznie lepiej uporządkowane widmo, mimo wytwarzania kilku tonów naraz. Ich częstotliwości są wielokrotnościami pewnej częstotliwości podstawowej, dlatego możemy dokładnie określić wysokość dźwięku. Typowe odgłosy natury (szum liści, uderzenie pioruna) są chaotyczną mieszaniną tonów. Podobnie jest w przypadku instrumentów perkusyjnych -  nie da się na nich zagrać melodii, dlatego nie są one równie atrakcyjne do badań, jak dźwięki regularne.

 

Rezonans akustyczny

Bardzo ważną rolę w instrumentach muzycznych odgrywa rezonans akustyczny -  zjawisko, które polega na tym, że drgania jednego elementu instrumentu będą przekazywane innemu elementowi, który ma taką samą częstotliwość drgań, jeżeli istnieje między nimi połączenie, które umożliwia rozchodzenie się fali dźwiękowej. Gdy pobudzimy do drgań jedną strunę gitary, wywoła to pobudzenie następnej, ale tylko jednej struny. Następuje przekazanie energii drgań jednej struny do drugiej

 

Wytwarzanie dźwięków przez człowieka

Ludzki głos wytwarzany jest przez struny głosowe i wzmacniany w drogach głosowych. Ich amplitudy oraz częstotliwości zależne są od kształtu dróg głosowych i sposobu drgań strun. Przez to możemy wytwarzać zróżnicowane sekwencje dźwięków w postaci mowy.

 

Co to są formanty?

Formanty są zakresami częstotliwości, które odpowiadają rezonansom dróg głosowych. Odległość pomiędzy ustami a wargami dorosłego człowieka wynosi około 17 cm. Odpowiada to pierwszemu formantowi przy częstotliwości 500 Hz. W trakcie ewolucji człowiek zdobył umiejętność zmiany kształtu dróg głosowych. Przez to możemy wymawiać głoski (zmieniać wzajemne natężenie formantów). Nasz mózg może je stosunkowo łatwo odróżnić, dlatego że każda głoska posiada inną „zawartość formantów”.

 

 Autor artykułu: Wiktoria Solarska


Bibliografia:

· ciekawahistoria2008.republika.pl

· portalwiedzy.onet.pl

· saksofon.pl

· akustyka.pwr.wroc.pl

· pl.wikipedia.org

· www.fizykon.org

· www.cdur.pl

· www.fis.agh.edu.pl

  

Kontakt

  • Gimnazjum im. Króla Kazimierza Wielkiego w Wiślicy
    ul. Okopowa 27
    28 - 160 Wiślica
  • (+41) 37-92-069

Lokalizacja szkoły