Dźwięk w muzyce europejskiej

Podobne dokumenty
Dźwięk. Cechy dźwięku, natura światła

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

Przykładowe poziomy natężenia dźwięków występujących w środowisku człowieka: 0 db - próg słyszalności 10 db - szept 35 db - cicha muzyka 45 db -

Fale dźwiękowe wstęp. Wytworzenie fali dźwiękowej w cienkim metalowym pręcie.

Fale dźwiękowe. Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera.

Wyznaczanie prędkości dźwięku

Ruch falowy. Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość. Częstotliwość i częstość kołowa MICHAŁ MARZANTOWICZ

Wykład 9: Fale cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Podstawy fizyki wykład 7

Prowadzący: Kamil Fedus pokój nr 569 lub 2.20 COK konsultacje: środy

Wykład 9: Fale cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Wydział EAIiE Kierunek: Elektrotechnika. Wykład 12: Fale. Przedmiot: Fizyka. RUCH FALOWY -cd. Wykład /2009, zima 1

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Fale dźwiękowe - ich właściwości i klasyfikacja ze względu na ich częstotliwość. dr inż. Romuald Kędzierski

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

2LO 6 lu L 92, 93, 94 T3.5.2 Matematyczny opis zjawisk falowych cd. Na poprzednich lekcjach już było mamy to umieć 1. Ruch falowy 1.

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ QUINCKEGO I KUNDTA

FALE DŹWIĘKOWE. fale podłużne. Acos sin

Drania i fale. Przykład drgań. Drgająca linijka, ciało zawieszone na sprężynie, wahadło matematyczne.

1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom?

Fale mechaniczne i akustyka

WYDZIAŁ EKOLOGII LABORATORIUM FIZYCZNE

Wykład 3: Jak wygląda dźwięk? Katarzyna Weron. Matematyka Stosowana

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 32 AKUSTYKA Rozwiązanie zadań należy zapisać w wyznaczonych miejscach pod treścią zadania

Fale cz. 2. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ 2012/13

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

Imię i nazwisko ucznia Data... Klasa...

Sonochemia. Dźwięk. Fale dźwiękowe należą do fal mechanicznych, sprężystych. Fale poprzeczne i podłużne. Ciało stałe (sprężystość postaci)

SCENARIUSZ LEKCJI Z FIZYKI DLA KLASY III GIMNAZJUM. Temat lekcji: Co wiemy o drganiach i falach mechanicznych powtórzenie wiadomości.

Dźwięk, gitara PREZENTACJA ADAM DZIEŻYK

Drgania i fale sprężyste. 1/24

Nauka o słyszeniu. Wykład I Dźwięk. Anna Preis,

PRZYKŁADY RUCHU HARMONICZNEGO. = kx

Wyk³ady z Fizyki. Akustyka. Zbigniew Osiak

Akustyka muzyczna. Wykład 8 Instrumenty dęte. dr inż. Przemysław Plaskota

Fala oscylacje w przestrzeni i w czasie. Zaburzenie, które rozchodzi się w ośrodku.

Wyznaczanie prędkości rozchodzenia się dźwięku w powietrzu i w ciele stałym

Człowiek najlepsza inwestycja FENIKS

Rozkład nauczania fizyki w klasie II liceum ogólnokształcącego w Zespole Szkół nr 53 im. S. Sempołowskiej rok szkolny 2015/2016

8. Fale dźwiękowe Rodzaje wrażeń słuchowych.

Fal podłużna. Polaryzacja fali podłużnej

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 25: Interferencja fal akustycznych. Prędkość dźwięku.

Widmo fal elektromagnetycznych

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

SPRAWDZIAN NR 1. Oceń prawdziwość każdego zdania. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, lub F, jeśli jest fałszywe.

Aby nie uszkodzić głowicy dźwiękowej, nie wolno stosować amplitudy większej niż 2000 mv.

LIGA klasa 2 - styczeń 2017

Ć W I C Z E N I E N R M-7

SCENARIUSZ ZAJĘĆ. Metody kształcenia (wg W. Okonia): dyskusja, eksperyment pokazowy, wykład

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

AKUSTYKA. Matura 2007

Badanie widma fali akustycznej

Przedmiotowy system oceniania z fizyki, zakres rozszerzony dla klasy 3et, wg. wydawnictwa Nowa Era. Ruch drgający

Rozkład nauczania fizyki w klasie II liceum ogólnokształcącego w Zespole Szkół nr 53 im. S. Sempołowskiej

BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH

Rozmycie pasma spektralnego

Fale dźwiękowe i zjawisko dudnień. IV. Wprowadzenie.

Fale cz. 2. Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek

1 Wymagania egzaminacyjne na egzamin maturalny - poziom rozszerzony: fizyka

Badanie efektu Dopplera metodą fali ultradźwiękowej

Przedmiotowy system oceniania z fizyki dla klasy III gimnazjum

Treści nauczania (program rozszerzony)- 25 spotkań po 4 godziny lekcyjne

Badanie roli pudła rezonansowego za pomocą konsoli pomiarowej CoachLab II

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

TEMAT: OBSERWACJA ZJAWISKA DUDNIEŃ FAL AKUSTYCZNYCH

Temat: Zagrożenie hałasem

36P5 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - V POZIOM PODSTAWOWY

WYMAGANIA EDUKACYJNE I KRYTERIA OCENIANIA Z FIZYKI KLASA III

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

WYMAGANIA Z FIZYKI KLASA 3 GIMNAZJUM. 1. Drgania i fale R treści nadprogramowe

Badanie widma fali akustycznej

Wykład 3: Dźwięk Katarzyna Weron. WPPT, Matematyka Stosowana

powietrzu wynosi 340 m s

FIZYKA KLASA III GIMNAZJUM

2.6.3 Interferencja fal.

Podstawy fizyki sezon 1 VIII. Ruch falowy

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Paweł Turkowski Zakład Fizyki, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Do użytku wewnętrznego ĆWICZENIE 10 POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU W POWIETRZU

Ćwiczenie 25. Interferencja fal akustycznych

Szczegółowe wymagania edukacyjne z przedmiotu fizyka dla klasy III gimnazjum, rok szkolny 2017/2018

Publiczne Gimnazjum im. Jana Deszcza w Miechowicach Wielkich. Opracowanie: mgr Michał Wolak

Wymagania edukacyjne na dana ocenę z fizyki dla klasy III do serii Spotkania z fizyką wydawnictwa Nowa Era

Przedmiotowy system oceniania z fizyki w klasie 3

Mierzymy długość i szybkość fali dźwiękowej. rezonans w rurze.

Drgania i fale zadania. Zadanie 1. Zadanie 2. Zadanie 3

Ćwiczenie nr 25: Interferencja fal akustycznych

Doświadczalne wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu

Analiza harmoniczna dźwięku.

Warunki uzyskania oceny wyższej niż przewidywana ocena końcowa.

ZJAWISKA FIZYCZNE ZWIĄZANE Z POWSTAWANIEM I PROPAGACJĄ FAL DŹWIĘKOWYCH.

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

WYMAGANIA EDUKACYJNE NA POSZCZEGÓLNE OCENY Z FIZYKI W KLASIE 3 GIMNAZJUM

5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych.

Przedmiotowy system oceniania do części 2 podręcznika Klasy 3 w roku szkolnym sem I

WYZNACZENIE GĘSTOŚCI MATERIAŁU STRUNY

Percepcja dźwięku. Narząd słuchu

Transkrypt:

Podstawowe pojęcia Rozchodzenie się dźwięku akustyka - dział fizyki zajmujący się falami dźwiękowymi fala dźwiękowa (akustyczna) - dowolna fala podłużna rozchodząca się w ośrodku sprężystym dźwięk - wrażenie słuchowe wytworzone przez falę akustyczną ton - sinusoidalna fala dźwiękowa o ściśle określonej częstotliwości, amplitudzie i fazie dźwięk słyszalny - dźwięk o częstotliwości i amplitudzie rejestrowalny dla ucha przeciętnego człowieka rozdzielczość czasowa słuchu - minimalny odstęp czasowy pomiędzy dwoma następującymi po sobie dźwiękami, pozwalający na odebranie ich jako osobnych (człowiek: ~50 ms) propagacja w zależności od ośrodka ciała ciekłe i lotne - fala polegająca na przemieszczaniu się zagęszczeń i rozrzedzeń ośrodka (wyłącznie fala podłużna z powodu braku sprężystości postaci ośrodka) ciała stałe - fala polegająca na rozchodzeniu się naprężeń lub odkształceń mechanicznych (fala podłużna lub poprzeczna w związku ze sprężystością postaci ośrodka) opis propagacji fal akustycznych zasada superpozycji zasada Huygensa-Fresnela równanie falowe Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 1 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 2 Rozchodzenie się dźwięku Dźwięk w muzyce europejskiej zjawiska zachodzące z udziałem fal dźwiękowych odbicie załamanie dyfrakcja interferencja odbicie od powierzchni gładkich pogłos - odbita fala akustyczna powracająca do obserwatora z opóźnieniem krótszym niż ~0.1 s (dwukrotna rozdzielczość czasowa słuchu) echo odbita fala akustyczna powracająca do obserwatora z opóźnieniem dłuższym niż ~0.1 s wysokość dźwięku - częstotliwość tonu podstawowego strój używany od 1939 r.: a 1 / 440 Hz dźwięk A 2 A 1 A a a 1 a 2 a 3 a 4 częstotliwość (Hz) półton - najmniejsza stosowana odległość dźwięków, odpowiadająca stosunkowi ich częstotliwości równemu cały ton - odległość dźwięków odpowiadająca stosunkowi ich częstotliwości równemu 27.5 55 110 220 440 880 1760 3520 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 3 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 4 1

Dźwięk w muzyce europejskiej Natężenie dźwięku skala - podstawowy zestaw dźwięków muzycznych oktawa razkreślna natężenie I - stosunek mocy P fali akustycznej (inaczej szybkości przenoszenia energii) do pola powierzchni S, na którą pada fala dźwięk c 1 d 1 e 1 f 1 g 1 a 1 h 1 c 2 częstotliwość (Hz) 261.6 293.7 329.6 349.2 391.9 440.0 493.9 523.2 widmo dźwięku - funkcja I = I(ν) lub I = I(ω) charakteryzująca rozkład poszczególnych częstotliwości w dźwięku złożonym (dźwięki muzyczne - widmo dyskretne, szumy - widmo ciągłe) punktowe źródło izotropowe Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 5 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 6 Prawo Webera-Fechnera Głośność dźwięku prawo fenomenologiczne opisujące reakcję zmysłu ludzkiego na zmianę fizycznej miary danego bodźca, dotyczące m.in. wzroku słuchu węchu odczuwania temperatury odpowiedź układu biologicznego (wrażenie w) zależy nie od bezwzględnej wielkości bodźca b, a od jego względnej zmiany dolny próg słyszalności - minimalne natężenie I 0 dźwięku o częstotliwości 1 khz, przy którym w uchu ludzkim pojawia się wrażenie słuchowe głośność β dźwięku o natężeniu I wzrost natężenia dźwięku o czynnik 10 - wzrost głośności o 10 db Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 7 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 8 2

Barwa dźwięku subiektywna cecha umożliwiająca odróżnianie dźwięków o tej samej wysokości i głośności, pochodzących z różnych źródeł (np. wydawanych przez różne instrumenty muzyczne) czynniki kształtujące barwę dźwięku sposób wzbudzania widmo (zawartość tonów harmonicznych, wzajemne stosunki ich amplitud, obecność obszarów rezonansowych, tzw. formantów) pierwsza odnotowana próba wyznaczenia prędkości dźwięku w powietrzu - pomiar czasu między błyskiem a hukiem wystrzału z odległego działa, wynik c 450 m/s (M. Mersenne, Harmonie universelle, 1636 r.) wybrane narzędzia pomiarowe dwa odległe mikrofony i oscyloskop mikrofon, głośnik i oscyloskop (figury Lissajous) rura Quinckego rura Kundta wygodna, przybliżona wartość prędkości dźwięku w powietrzu dynamika (zmienność w czasie) Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 9 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 10 wzór Newtona-Laplace a wzór Poissona dla przemiany adiabatycznej gazu doskonałego c - prędkość dźwięku w ośrodku, ρ - gęstość ośrodka, K - moduł sprężystości objętościowej (miara odporności ośrodka na zmianę objętości pod wpływem zmiany ciśnienia) sposób wyznaczenia modułu sprężystości Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 11 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 12 3

temperatura pokojowa, różne ośrodki prędkość dźwięku w gazie doskonałym ośrodek c (m/s) diament 12000 żelazo 5130 guma 1600 woda 1493 rtęć 1450 alkohol metylowy 1143 wodór 1286 hel 972 powietrze 343 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/tables/soundv.html Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 13 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 14 Rezonans akustyczny powietrze, przybliżona zależność od temperatury zjawisko wzrostu amplitudy drgań źródła dźwięku (np. struny) zachodzące przy ściśle określonych wartościach częstości (tzw. rezonansowych) przykłady rezonans dwóch kamertonów T ( C) c (m/s) -50 301 0 331 50 361 instrumenty muzyczne fale stojące w strunach i piszczałkach pudła rezonansowe rura Quinckego rura Kundta Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 15 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 16 4

Drgania rezonansowe struny warunek powstania fali stojącej Drgania rezonansowe powietrza w piszczałce piszczałka obustronnie otwarta częstotliwości rezonansowe piszczałka jednostronnie otwarta pierwsza harmoniczna (mod podstawowy) - drganie o najniższej częstości rezonansowej szereg harmoniczny - zbiór wszystkich możliwych drgań własnych Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 17 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 18 Chordofony i aerofony dopasowanie rozmiarów do zakresu długości emitowanych fal dźwiękowych Rura Quinckego rura z wodą (w części niewypełnionej) - rezonator typu piszczałki jednostronnie otwartej regulacja poziomu wody w rurze za pośrednictwem naczynia rezonans przy zgodności częstości drgań kamertonu z jedną z częstości drgań własnych słupa powietrza Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 19 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 20 5

Rura Kundta Cymatyka wzbudzanie drgań pręta poprzez pocieranie zwilżonym suknem regulacja długości rury przy pomocy tłoczka rezonans przy zgodności częstości drgań pręta z jedną z częstości drgań własnych słupa powietrza w rurze nagromadzenie okruchów korka w węzłach (brak drgań) badanie wpływu fal akustycznych na kształt substancji (najczęściej sypkich ciał stałych) ścisły związek z rezonansem akustycznym spektakularny przykład: figury Chladniego (zbieranie się drobin w węzłach fali stojącej wytworzonej w drgającej płytce sprężystej) Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 21 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 22 zmiana odbieranej częstotliwości dźwięku spowodowana ruchem źródła dźwięku i/lub obserwatora rys historyczny Doppler (1842 r.) - obserwacja zmiany barwy światła gwiazd w układzie podwójnym, opis niepełny Buys-Ballot (1845 r.) - weryfikacja doświadczalna dla fali akustycznej (lokomotywa ciągnąca wagon z trębaczami), upamiętniona przez BBC przypadek nr 1a: źródło fali o częstotliwości ν zbliża się z prędkością u do nieruchomego obserwatora zmiana odległości źródło - obserwator s w czasie pojedynczego okresu T długość λ fali odbieranej przez obserwatora częstotliwość ν rejestrowana przez obserwatora Fizeau (1848 r.) niezależna obserwacja dla fal elektromagnetycznych Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 23 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 24 6

przypadek nr 1a: źródło fali o częstotliwości ν zbliża się z prędkością u do nieruchomego obserwatora przypadek nr 2a: obserwator zbliża się z prędkością w do nieruchomego źródła dźwięku o częstotliwości ν przypadek nr 1b: źródło fali o częstotliwości ν oddala się z prędkością u od nieruchomego obserwatora przypadek nr 2b: obserwator oddala się z prędkością w od nieruchomego źródła dźwięku o częstotliwości ν Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 25 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 26 przypadek nr 1a - uzupełnienie powstawanie fali uderzeniowej tworzącej tzw. stożek Macha dla fal elektromagnetycznych u > c niemożliwe, lecz dla fal akustycznych owszem (np. samoloty naddźwiękowe) liczba Macha - stosunek prędkości źródła dźwięku do prędkości dźwięku w danym ośrodku samoloty naddźwiękowe i pociski - grom uderzeniowy Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 27 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 28 7

Infradźwięki, ultradźwięki i hiperdźwięki Infradźwięki zakres czułości ucha ludzkiego: 16 Hz - 20 khz infradźwięki - dźwięki o częstotliwości niższej niż 16 Hz ultradźwięki - dźwięki o częstotliwości w zakresie 20 khz - 1 GHz hiperdźwięki - dźwięki o częstotliwości wyższej niż 1 GHz źródła naturalne burze, trąby powietrzne, silne wiatry wodospady, fale morskie wybuchy wulkanów, trzęsienia ziemi komunikowanie się zwierząt (m.in. aligatory, hipopotamy, orki, żyrafy) sztuczne transport lotniczy i ciężki transport drogowy elektrownie wiatrowe wieże wiertnicze i rurociągi duży zasięg (słabe tłumienie, ekrany akustyczne mało skuteczne) prawdopodobny negatywny wpływ na organizm człowieka Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 29 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 30 Ultradźwięki Ultradźwięki źródła naturalne echolokacja zwierząt (m.in. delfiny, nietoperze) sztuczne syrena mechaniczna gwizdek Janovsky ego-pohlmana elektrostrykcja (odkształcanie materiału w polu elektrycznym) magnetostrykcja (odkształcanie materiału ferromagnetycznego w polu magnetycznym) wyładowania w płynach detekcja najczęściej z wykorzystaniem efektu piezoelektrycznego (powstawanie różnicy potencjałów na przeciwległych ścianach kryształu pod wpływem fali uderzeniowej) zastosowania medycyna obrazowanie (USG) litotrypsja (kruszenie kamieni) fizykoterapia zabiegi kosmetyczne lokacja (dalmierz, sonar, USID) mikroskopia akustyczna defektoskopia zgrzewanie ultradźwiękowe oczyszczanie drobnych obiektów w łaźni ultradźwiękowej sonochemia Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 31 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 32 8