ოვერტონი და ჰარმონიკა (ფიზიკა): განმარტება, განსხვავებები და სიხშირეები

ზოგადად განიხილება ზედმეტი და ჰარმონიული ხმოვანი წყაროების მიმართებაში. ეს ორი ცნება ხშირად ერევა ერთმანეთში და ზოგჯერ ერთმანეთის მაგივრად გამოიყენება.

ეს გასაკვირი არ არის, რადგან გარკვეულ სიტუაციებში, ისინი საბოლოოდ იმავე სიხშირეების მითითებას აკეთებენ. ამასთან, მიუხედავად იმისა, რომ შესაძლებელია ჰარმონიები იყოს ტონი და ზედნადები იყოს ჰარმონიკა, შესაძლებელია ასევე ჰარმონიები, რომლებიც არ არის ზედნადები და ზედნადები, რომლებიც არ არიან ჰარმონიები.

ტალღის სიჩქარე, ტალღის სიგრძე და სიხშირე

სანამ ჰარმონიულობასა და ზონებზე იმსჯელებთ, მნიშვნელოვანია გავიგოთ ტალღის საფუძვლები.

ტალღები არის გარემოში არსებული დარღვევა, რომელიც ვრცელდება ერთი ადგილიდან მეორეზე მედიუმში წერტილების რხევის გზით. ჟღერადობა ამის მხოლოდ ერთი მაგალითია, მაგრამ ასევე ოკეანის ტალღები, ტალღები სიმზე და ა.შ.

ტალღის სიგრძეარის მანძილი თანმიმდევრული ტალღების მწვერვალებს შორის.ტალღის სიხშირეარის ტალღის წამების ციკლების რაოდენობა. Დატალღის სიჩქარეარის ტალღის სიგრძისა და სიხშირის პროდუქტი.

რეზონანსული სიხშირეები

თუ გამრავლების დარღვევა შემოიფარგლება საშუალოში, ეს შეიძლება უკუგდებოდეს და ერეოდეს. გარკვეულ სიხშირეებზე, ეს ქმნის მდგრად ტალღას. ეს ხდება მაშინ, როდესაც გიტარის სიმს იძრობთ, ისმენთ სასტვენში ან ბორკილს იატაკზე ჩამოაგდებთ - ვარდნის ზემოქმედება იწვევს ბორბლის გარკვეულ სიხშირეზე "ტალღას", რადგან იგი მოკლედ ირხევა გავლენა.

სიხშირეებს, რომელთა დროსაც შეიძლება დადგეს ასეთი ტალღებირეზონანსული სიხშირეები,და ამ სიხშირეების მნიშვნელობები მოცემული საშუალოზე დამოკიდებულია ამ საშუალო თვისებებზე. მაგალითად, სიხშირეზე, რომელიც იქმნება სტრიქონზე მდგომი ტალღა, დამოკიდებულია სიმების სიმკვრივის სიმზე, სიმების დაძაბულობაზე და სიმების სიგრძეზე.

როგორც შემდეგ სექციაში ნახავთ, ობიექტების უმეტესობას აქვს რამდენიმე განსხვავებული სიხშირე, რომელთა დროსაც ისინი შეიძლება ვიბრირებენ ბუნებრივია, და ეს განსხვავებული სიხშირეები ხშირად დაკავშირებულია ერთმანეთთან და ობიექტის გეომეტრიასთან თვითონ.

რა არის Overtone?

რეზონანსული სიხშირე არის ობიექტის ვიბრაციის ბუნებრივი სიხშირე. ეს არის სიხშირე, რომელზეც რაღაც ვიბრაციას ქმნის მდგრადი ტალღის ნიმუშს. მოცემული ობიექტისთვის, როგორც წესი, არსებობს რამდენიმე სიხშირე, რომელზეც ეს ხდება. ყველაზე დაბალ ასეთ სიხშირეს ეწოდებაფუნდამენტური სიხშირედა ხშირად აღინიშნება როგორც1​.

ანელფერიარის სახელი, რომელსაც ეწოდება ნებისმიერი რეზონანსული სიხშირე ფუნდამენტური სიხშირის ან ფუნდამენტური ტონის ზემოთ.

ობიექტის თანმიმდევრული ზემოქმედების სიას ეწოდებაზედმეტი ტონის სერიები. სერიის პირველი დატვირთვა, ისევე როგორც ყველა მომდევნო ელფერი, შეიძლება იყოს ან არ იყოს ფუნდამენტალური მთლიანი ჯერადი. ზოგჯერ ურთიერთობა იმდენად მარტივია, ზოგჯერ კი უფრო რთული, ეს დამოკიდებულია ვიბრაციული ობიექტის თვისებებსა და გეომეტრიაზე.

მაგალითად, ცირკულარულ მემბრანაზე, როგორიცაა ბარაბნის თავი, გამოსახულია ზედნადები 1,59-ზე1​, 2.14​1​, 2.30​1​, 2.65​1​, 2.92​1და მრავალი სხვა ღირებულება. ეს ზემოქმედება ხდება იმ სიხშირეებზე, რომელთათვისაც ორგანზომილებიანი მდგომი ტალღა შეიძლება წარმოიშვას გარსზე. როგორც შეიძლება ეჭვი გქონდეთ, მათემატიკა ამ მნიშვნელობების გამოსაყვანად გაცილებით უფრო მარტივია, ვიდრე სტრიქონზე მდგარი ტალღის რეჟიმების განსაზღვრა!

რა არის ჰარმონიკა?

ჰარმონიული სიხშირეებიარის ფუნდამენტური სიხშირის მთლიანი რიცხვი, ან ვიბრაციის ყველაზე დაბალი სიხშირე.

განვიხილოთ ვიბრაციული სტრიქონი. ვიბრაციის რეჟიმები ფუნდამენტალური მნიშვნელობის ჯერადია და დაკავშირებულია სიმების სიგრძესთან და ტალღის სიჩქარესთან. უფრო მაღალი სიხშირეები გვხვდება ურთიერთობის საშუალებით

f_n = nf_1

ტალღის სიგრძე:

\ lambda = \ frac {2L} {n}

სადსიმების სიგრძეა.

აქედან მიიღებთჰარმონიული სერია. მეორე ჰარმონიული2 = 2 ვ1და მესამე ჰარმონიული3 = 3 ვ1 და ასე შემდეგ. ასევე გაითვალისწინეთ, რომ ტალღის სიჩქარე - ტალღის სიგრძისა და სიხშირის პროდუქტი - იგივეა ყველა მნიშვნელობისთვის​.

სტრიქონის ამ კონკრეტულ მაგალითში ყველა ზედნადები არის ჰარმონია და ყველა ჰარმონია არის ზედნადები. ამასთან, ეს ყოველთვის ასე არ არის, როგორც ჩანს ბარაბნის თავის მაგალითზე, და როგორც ამას შემდეგ სექციაში ნახავთ.

სხვაობა ოვერტონებსა და ჰარმონიკებს შორის

როგორც ადრე ვისაუბრეთ, ჰარმონიკა არის ფუნდამენტური სიხშირის მთლიანი ჯერადი. ამ სიხშირეებზე შეიძლება ობიექტმა განიცადოს ან არ განიცადოს რეზონანსი. ამის საპირისპიროდ, ზედნადები არის ნებისმიერი სიხშირე, რომლის დროსაც რეზონანსი ხდება ფუნდამენტურზე მაღლა. ეს შეიძლება მოხდეს მხოლოდ ჰარმონიკაში, ან მხოლოდ სპეციფიკურ ჰარმონიკაში ან მთლიანად სხვა ღირებულებებზე.

განვიხილოთ ღია მილში (ან ვიბრაციული სტრიქონი) მდგომი ხმის ტალღების მაგალითი: ამ შემთხვევაში ჰარმონიკა და ზედნადები იგივეა. დახურული მილით, ზემოქმედება მხოლოდ უცნაურ ჰარმონიკაში ხდება.

მართკუთხა ან წრიულ მემბრანაზე, როგორიცაა ბარაბანი, თქვენ მიიღებთ ცოტათი ყველაფერს. მართკუთხა მემბრანაზე ზოგიერთი ზედმეტი ტონი ასევე ჰარმონიულია, მაგრამ ზოგი არა.

მაგალითად, მართკუთხა მემბრანაზე, რომლის სიგრძე 1,41-ჯერ აღემატება სიგანეზე, ზემოქმედება ხდება 1,41-ზე1​, 1.73​1​, 2.00​1​, 2.38​1​, 2.71​1​, 3.00​1​, 3.37​1 და ასე შემდეგ. წრიულ მემბრანაზე, ჰარმონიების უმეტესობა ან ყველა არ მთავრდება ზედნადებად.

დრამის ხელმძღვანელის ვიბრაციული რეჟიმებია არაჰარმონიული ან ინჰარმონიული ზემოქმედების მაგალითები. ეს ასევე გვხვდება ციმბალებსა და სხვა დასარტყმელ ინსტრუმენტებში.

მუსიკალური ინსტრუმენტები

მუსიკალური საკრავები ჩასაბერი საკრავების, სპილენძის საკრავების, სიმების საკრავებისა და სხვათა ჩათვლით. მათში მოცემულია რეზონანსის გამოყენების მაგალითები და განსხვავება ზედნადებსა და ჰარმონიულებებს შორის.

გარკვეულ ინსტრუმენტებს აქვთ ჩანაწერების გაკეთება ჰარმონიის დროს, სხვებს უცნაური ჰარმონიის დროს და სხვებს აქვთ ინჰარმონიული ელფერი. ფორტეპიანოზე სხვადასხვა გასაღების, გიტარაზე სხვადასხვა სიმების ან ფლეიტაზე თითის შეცვლის საშუალებით, იცვლება შესაძლო ზემოქმედება და ჰარმონიკა.

ამიტომაც არის მნიშვნელოვანი, რომ გარკვეული ინსტრუმენტების პერიოდულად სრულყოფა ხდება. გამოკვეთილი გიტარის სიმზე დაკვრა დამოკიდებულია სიმების სიმკვრივეზე, მაგრამ ასევე დაძაბულობაზე. ცოტა ხნის თამაშის შემდეგ, სიმები შეიძლება ოდნავ დაიჭიმოს, დაძაბულობა შეიცვალოს. დაძაბულობის შეცვლით, ვიბრაციის სწორი ფუნდამენტური სიხშირე შეიძლება აღდგეს.

ტემბრისა და ხმის ხარისხი

ტემბრიარის ნოტის აღქმული ხმის ხარისხი მუსიკაში. მიუხედავად იმისა, რომ გიტარაზე შეიძლება იგივე ნოტა დაუკრათ, როგორც ფორტეპიანოზე, თქვენს ყურს შეუძლია გააცნობიეროს განსხვავება. რატომ არის საქმე, მიუხედავად იმისა, რომ სიხშირე იგივეა? პასუხი უკავშირდება ელფერს.

როდესაც გიტარის სიმს იჭრება, მოცემული ნოტის წარმოება ხდება მისი ფუნდამენტური სიხშირით ვიბრაციით ერთდროულად ვიბრირებს ზედნადების მნიშვნელობებზეც, მაგრამ გაცილებით მცირე ამპლიტუდით (დაბალია) მოცულობა). წარმოიდგინეთ ნიშნის ტალღა, რომ მასშტაბის მასშტაბირებისას იგი გამოჩნდება "ჭრელი" ან გაფორმებულია საკუთარი ნიშნის ბევრად უფრო მცირე მრუდით.

იგივე ხდება პიანინოს კლავიშის დაკვრის დროს და ამ ინსტრუმენტების ფიზიკური თვისებების განსხვავებები სხვადასხვა კომბინაციას ქმნის და ზედნადების ნათესავი სიძლიერე, ქმნის განსხვავებულ ტემბრს ან ხმის ხარისხს, რაც საშუალებას გაძლევთ განასხვაოთ ეს ორი ინსტრუმენტები.

სხვა ფაქტორები, რომლებმაც ასევე შეიძლება გავლენა მოახდინონ ნოტის ხარისხზე, არის შეტევის, დაშლის, შენარჩუნებისა და გამოყოფის დრო. ნოტის დაკვრისას ამპლიტუდა ნახტომიდან პიკს აღწევს, ცოტა ხნით იწევს მუდმივ დონემდე, შემდეგ ჩნდება ნულოვანი, როდესაც ნოტი მთავრდება.

შეტევადროა, როდესაც ნოტის პიკური ამპლიტუდის დაკვრა დაიწყო.გახრწნაარის დრო პიკის ამპლიტუდასა და მდგრად ამპლიტუდას შორის, რომელზეც დაკვრა ხდება ნოტაზე.შენარჩუნებაარის დრო, რომლის დროსაც ნოტა თამაშდება მუდმივ ამპლიტუდაზე.გათავისუფლებაარის დრო, რომ მდგრადი ამპლიტუდიდან ნულოვანზე გადავიდეს, როდესაც ნოტი მთავრდება.

  • გაზიარება
instagram viewer