Kreative bestræbelser og de hårde videnskaber går ofte hånd i hånd. At forstå lydens fysik kan føre til en forståelse af musikens fysik og hvordan æstetisk tiltalende lyde og arrangementer kan laves.
Lydbølger og frekvenser
Lydbølger er vibrationer i et medium, som kan opfattes af det menneskelige øre. Frekvensen af en lydbølge er antallet af vibrationer pr. Sekund målt i Hertz.
Den grundlæggende frekvens for et objekt, der producerer lyd, er den laveste naturlige frekvens, som objektet vil vibrere med. Værdien af denne frekvens afhænger af objektets fysiske egenskaber.
Frekvenserne i en harmonisk serie er heltalsmultipler af den grundlæggende frekvens; det er dog muligt at have overtoner (stående bølgemønstre) ved frekvenser, der ikke er multipla af det grundlæggende. En musikalsk skala er et sæt musiknoter, der er ordnet efter grundlæggende frekvens.
Menneskelig stemme og sang
I ethvert bestemt objekt - hvad enten det er dine stemmebånd eller et musikinstrument, skaber stående bølger specifikke lyde. Din opfattelse af den lyd afhænger af vibrationsfrekvensen, inklusive eventuelle undertoner med lavere amplitude, der bidrager til klangfarve eller opfattet lydkvalitet.
Mennesker skaber musik ved at vibrere luftsøjlen i halsen. Ved at ændre form / spænding i deres stemmebånd kan de skabe forskellige vibrationstilstande og lyde. Praktiserede sangere har lært at gøre dette meget godt og kan forme deres stemmebånd for at holde en ren note i lang tid, samt ramt adskillige nøjagtige toner på musikalsk skala uden at humpe ind tonehøjde.
Når folk taler om bestemte musiknoter, henviser de til bestemte specifikke lydfrekvenser. Højere frekvenser skaber højere toner, og lavere frekvenser skaber lavere toner.
Musikinstrumenter
Musikalsk lyd kan også skabes af musikinstrumenter. Rørorganer, træblæsere, saxofoner, tereminer og andre elektroniske instrumenter er alle eksempler, og hver enkelt skaber musikalsk lyd på forskellige måder.
Træblæsere og andre lignende instrumenter skaber lyd af vibrerende søjler af luft. Ved at justere instrumenternes længder eller åbne og lukke huller i siderne ændres søjlens naturlige vibrationsfrekvens, hvilket giver forskellige toner.
Stringinstrumenter skaber lyd ved at producere stående bølger på stramme strenge, der forstærkes i instrumentets krop. Den frekvens, hvormed en streng vil vibrere, afhænger af dens massefylde, længde og spænding.
Det er grunden til, at disse instrumenter kan indstilles ved at justere strengernes spænding, og hvorfor nogle af strengene er tykkere end andre. Det er også grunden til, at der på et instrument som en guitar oprettes forskellige toner ved at trykke strengene ned på båndene - ved at variere i det væsentlige længden af strengene.
Andre instrumenter fungerer på princippet om en vibrerende membran. Trommer er et godt eksempel på dette. Et tromlehoved kan betragtes som den todimensionale version af den vibrerende streng. De frekvenser, hvormed den vil vibrere, når den rammes, afhænger af dens massefylde og spænding, men fordi det er en todimensionel membran, findes der mange flere mulige vibrationsmetoder.
Beats og beatfrekvenser
Beats er et fænomen, der skyldes interferens med lydbølger og har mange anvendelser, herunder i musikinstrumenter. Hvis to lydbølger med forskellige frekvenser forstyrrer, er en varierende amplitude resultatet af en skifte mellem konstruktiv interferens og destruktiv interferens mellem de to bølger. Denne variation i lydens lydstyrke kaldes beats.
Det beatfrekvens er defineret som forskellen i frekvens mellem de to originale bølger. Dette betyder, at jo tættere de to frekvenser er, jo mindre er beatfrekvensen (hvilket betyder færre slag pr. Sekund), hvilket gør dem lettere at skelne med det menneskelige øre.
Visse slagfrekvenser opfattes af det menneskelige øre som en "subjektiv frekvens" eller "forskelfrekvens."
