Реферат з ФМОППІ

тема:

«Теорія звуку»

Підготували:

Студенти групи І-101

Ребрик Роман

Ільченко Дмитро

Поярков Андрій

План

1 Що таке звук?

2. Елементарна теорія звуку

3. Класифікація звуків

4. Поняття звуку та хвилі

5. Основні характеристики звуку

6. Джерела звуку

7. Приймачі звуку

8. Звук і його форми представлення

9. Як ми чуємо? Психоакустика

1. Звук — коливальний рух частинок пружного середовища, що поширюється у вигляді хвиль у газі, рідині чи твердому тілі. Більшість явищ у природі супроводжуються характерними звуками, які сприймаються та розпізнаються вухом людини і тварин і служать для орієнтування та спілкування. Розділ науки, що вивчає звуки, називається акустикою.

2. Елементарна теорія звуку

В результаті коливання якого-небудь пружного тіла, наприклад струни, металевого листа, дерев'яної пластини і т. п., виникає хвилеподібне поширення подовжніх коливань повітряного середовища, які називаються звуковими хвилями.

Звукові хвилі поширюються на всіх напрямках і з однаковою швидкістю. Ці звукові хвилі (коливання) уловлюються нашим слуховим апаратом і передаються по нервовій системі в головний мозок, збуджуючи відчуття звуку. Людина сприймає досить великий звуковий спектр. Цей спектр можна розділити на два види: звуки шумової природи і музичні звуки, хоча цей розподіл декілька умовно, так як у сучасній музиці рівноправно використовуються і ті і інші.

Характер звуку визначається чотирма основними властивостями: висота, гучність, тривалість і тембр.

Висота звуку залежить від частоти тіла (джерела звуку), що коливається : чим частіше коливання, тим вище звук, і навпаки.

Гучність залежить від розмаху коливальних рухів джерела звуку : чим більше розмах коливань (амплітуда), тим голосніше звук, і навпаки.

Тривалість звуку залежить від тривалості коливань джерела. Тембром називається якісна характеристика звуку, тобто його забарвлення. Саме завдяки цій характеристиці ми розрізняємо величезну кількість музичних інструментів, голоси і навіть шумові звуки.

Тембр звуку залежить від наявності в нім "часткових" тонів або, інакше кажучи, обертонів (гармонік) а також від їх співвідношення по гучності і присутності або відсутності в спектрі звучання основного тону.

3. Класифікація звуків

Більшість звуків, які зустрічаються в природі складні, тобто є накладанням хвиль різної частоти. Накладання хвиль різної частоти надає звуку забарвлення, яке називають тембром.

За частотними характеристиками акустичної хвилі розрізняють:

• простий тон — синусоїдні коливання ( послухати). Звукові коливання простого тону в достатньо хорошому наближенні дають звукові генератори і камертон.

• складний тон:

гармонічний — визначеної звуковисотності, що складається з основного тону та обертонів. Звуки такого спектрального складу дають музичні інструменти. Тембр звуку, тобто співвідношення обертонів та основного тону надає кожному музичному інструменту своє характерне звучання.

негармонічний — приблизно визначеної звуковисотності, що складається з основного тону та негармонічних обертонів ( послухати).

• шум

білий шум — хаотичні коливання, спектральні складові розміщуються рівномірно по всьому діапазону ( послухати).

кольоровий шум — хаотичні коливання, спектральні складові розміщуються нерівномірно по всьому діапазону, як правило з поступовим зменшенням інтенсивності від низьких до високих частот ( послухати).

4. Поняття "звук" найтіснішим чином пов'язано з поняттям "хвиля".

Цікаво, що це поняття, будучи звичним для абсолютно усіх, у багатьох викликає утруднення при спробі дати йому виразне визначення. З одного боку, хвиля - це щось, що пов'язано з рухом, щось що поширюється в просторі, як, наприклад, хвилі, що розходяться кругами від кинутого у воду каменю. З іншого боку, ми знаємо, що гілка, що лежить на поверхні води, майже не стане рухатися у напрямі поширення хвиль від кинутого рядом каменю а в основному лише колисатиметься на воді. Що ж переноситься в просторі при поширенні хвилі? Виявляється, в просторі переноситься деяке обурення. Кинутий у воду камінь викликає сплеск - зміна стану поверхні води і це обурення передається від однієї точки водойми до іншої у вигляді коливань поверхні. Таким чином, хвиля - це процес переміщення в просторі зміни стану.

Звукова хвиля (звукові коливання) - це механічні коливання молекул речовини (наприклад, повітря), що передаються в просторі. Давайте уявимо собі, яким чином відбувається поширення звукових хвиль в просторі. В результаті якихось обурень (наприклад в результаті коливань дифузора гучномовця або гітарної струни), що викликають рух і коливання повітря в певній точці простору, виникає перепад тиску в цьому місці, оскільки повітря в процесі руху стискується внаслідок чого виникає надмірний тиск, що штовхає навколишні шари повітря. Ці шари стискуються, що у свою чергу знову створює надмірний тиск, що впливає на сусідні шари повітря. Так, як би по ланцюжку відбувається передача первинного обурення в просторі з однієї точки в іншу. Цей процес описує механізм поширення в просторі звукової хвилі. Тіло, що створює обурення (коливання) повітря, називають джерелом звуку.

Звичне для усіх нас поняття "звук" означає усього лише сприйманий слуховим апаратом людини набір звукових коливань. Про те, які коливання людина сприймає, а які немає, ми поговоримо пізніше.

Звукові коливання, а також взагалі усі коливання як відомо з фізики, характеризуються амплітудою (інтенсивністю), частотою і фазою. Відносно звукових коливань дуже важливо згадати таку характеристику, як швидкість поширення. Швидкість поширення коливань, взагалі кажучи, залежить від середовища у якій коливання поширюються. На цю швидкість впливають такі чинники, як пружність середовища, її щільність і температура. Так, наприклад, чим вище температура середовища, тим вище в ній швидкість звуку.

У нормальних (при нормальній температурі і тиску) умовах швидкість звуку в повітрі складає приблизно 330 м/с. Таким чином, час, через який слухач починає сприймати звукові коливання, залежить від віддаленості слухача від джерела звуку а також від характеристик середовища, в якому відбувається поширення звукової хвилі. Важливо помітити, що швидкість поширення звуку майже не залежить від частоти звукових коливань. Це означає, серед іншого що звук сприймається саме в тій послідовності, в якій він створюється джерелом. Якби це було не так, і звук однієї частоти поширювався б швидше за звук іншої частоти, то замість, наприклад, музики, ми б чули різкий і уривистий шум.