Fisika Musik: Gelombang, Ketukan & Frekuensi

Upaya kreatif dan ilmu keras sering kali berjalan beriringan. Memahami fisika suara dapat mengarah pada pemahaman tentang fisika musik dan bagaimana suara dan aransemen yang estetis dapat dibuat.

Gelombang suara adalah getaran dalam medium yang dapat ditangkap oleh telinga manusia. Frekuensi gelombang suara adalah jumlah getaran per detik, diukur dalam Hertz.

Frekuensi dasar suatu benda yang menghasilkan suara adalah frekuensi alami terendah di mana benda itu akan bergetar. Nilai frekuensi ini tergantung pada sifat fisik benda.

Frekuensi dalam deret harmonik adalah kelipatan bilangan bulat dari frekuensi dasar; namun, adalah mungkin untuk memiliki nada tambahan (pola gelombang berdiri) pada frekuensi yang bukan kelipatan dari nada dasar. Tangga nada adalah seperangkat nada musik yang diurutkan berdasarkan frekuensi dasar.

Dalam objek tertentu – apakah itu pita suara Anda atau alat musik, gelombang berdiri menciptakan suara tertentu. Persepsi Anda tentang suara itu bergantung pada frekuensi getaran, termasuk nada amplitudo lebih rendah yang berkontribusi pada timbre, atau kualitas suara yang dirasakan.

Manusia menciptakan musik dengan menggetarkan kolom udara di tenggorokan mereka. Dengan mengubah bentuk/ketegangan pita suara mereka, mereka dapat membuat suara yang berbeda mode getaran dan suara. Penyanyi terlatih telah belajar melakukan ini dengan sangat baik dan dapat membentuk pita suara mereka untuk menahan a nada murni untuk waktu yang lama, serta mencapai beberapa nada yang tepat pada skala musik tanpa goyah nada.

Ketika orang berbicara tentang not musik tertentu, mereka mengacu pada frekuensi suara tertentu. Frekuensi yang lebih tinggi menghasilkan nada yang lebih tinggi, dan frekuensi yang lebih rendah menghasilkan nada yang lebih rendah.

Suara musik juga dapat diciptakan oleh alat musik. Organ pipa, alat musik tiup kayu, saksofon, theremin dan instrumen elektronik lainnya, semuanya adalah contoh, dan masing-masing menciptakan suara musik dengan cara yang berbeda.

Alat musik tiup kayu dan instrumen serupa lainnya menghasilkan suara dengan kolom udara bergetar. Dengan menyesuaikan panjang instrumen, atau membuka dan menutup lubang di sisi, frekuensi getaran alami kolom diubah, menghasilkan nada yang berbeda.

Instrumen string menciptakan suara dengan menghasilkan gelombang berdiri pada string kencang yang diperkuat di badan instrumen. Frekuensi di mana string akan bergetar tergantung pada kepadatan massa, panjang dan ketegangan.

Itulah sebabnya instrumen ini dapat disetel dengan menyesuaikan ketegangan senar, dan mengapa beberapa senar lebih tebal dari yang lain. Itu juga mengapa pada instrumen seperti gitar, nada yang berbeda dibuat dengan menekan senar ke bawah di fret – dengan melakukan itu, Anda pada dasarnya memvariasikan panjang senar.

Instrumen lain beroperasi berdasarkan prinsip membran bergetar. Drum adalah contoh utama dari ini. Kepala drum dapat dianggap sebagai versi dua dimensi dari senar yang bergetar. Frekuensi di mana ia akan bergetar ketika dipukul bergantung pada kerapatan massa dan tegangannya, tetapi karena ia adalah membran dua dimensi, ada lebih banyak mode getaran yang mungkin ada.

Ketukan adalah fenomena yang dihasilkan dari interferensi gelombang suara dan memiliki banyak aplikasi termasuk dalam alat musik. Jika dua gelombang suara berfrekuensi berbeda berinterferensi, amplitudo yang bervariasi dihasilkan dari peralihan antara interferensi konstruktif dan interferensi destruktif antara dua gelombang. Variasi dalam kenyaringan suara ini dikenal sebagai ketukan.

Itu frekuensi ketukan didefinisikan sebagai perbedaan frekuensi antara dua gelombang asli. Ini berarti semakin dekat kedua frekuensi tersebut, semakin kecil frekuensi ketukannya (artinya semakin sedikit ketukan per detik), yang membuatnya lebih mudah untuk dibedakan dengan telinga manusia.

Frekuensi ketukan tertentu dirasakan oleh telinga manusia sebagai "frekuensi subjektif" atau "frekuensi perbedaan".