ტალღების ფიზიკა მოიცავს ფენომენების მრავალფეროვან სპექტრს, ყოველდღიური ტალღებიდან, როგორიცაა წყალი, სინათლე, ხმა და ქვევით ატომური დონე, სადაც ტალღები აღწერს მსგავსი ნაწილაკების ქცევას ელექტრონები. ყველა ამ ტალღას აქვს მსგავსი თვისებები და აქვს იგივე ძირითადი მახასიათებლები, რომლებიც აღწერს მათ ფორმებსა და ქცევას.
ტალღის ერთ-ერთი ყველაზე საინტერესო თვისებაა "მდგომი ტალღის" ფორმირების უნარი. ხმის ტალღების ნაცნობი თვალსაზრისით ამ კონცეფციის გაცნობა დაგეხმარებათ გესმის მრავალი მუსიკალური ინსტრუმენტის მოქმედება და აგრეთვე მნიშვნელოვანი საფუძველი ჩაუყარა მას, როდესაც გაეცნობი ელექტრონულ ორბიტას კვანტურ სისტემაში მექანიკა.
Ხმის ტალღები
ხმა არის გრძივი ტალღა, რაც ნიშნავს, რომ ტალღა იცვლება იმავე მიმართულებით, როდესაც ის მოძრაობს. ხმისთვის ეს ვარიაცია გამოდის შეკუმშვის სერიის სახით (გაზრდილი სიმკვრივის რეგიონები) და იშვიათი მოქმედებები (შემცირებული სიმკვრივის რეგიონები) იმ გარემოში, რომელშიც ის მოგზაურობს, მაგალითად, ჰაერი ან მყარი ნივთიერება ობიექტი.
ხმოვანი ტალღის გრძივი ყოფა ნიშნავს, რომ შეკუმშვები და იშვიათი მოქმედებები ერთმანეთის მიყოლებით მოხვდება თქვენს ეარდუმზე, ვიდრე მრავალჯერადი "ტალღის სიგრძე" მას ერთდროულად. ამის საპირისპიროდ, სინათლე განივი ტალღაა, ამიტომ ტალღის ფორმა მის მართავ კუთხესთან სწორკუთხედს წარმოადგენს.
ხმოვანი ტალღები იქმნება რხევებით, იქნება ეს თქვენი ვოკალური სადენებიდან, ვიბრაციული სტრიქონიდან გიტარა (ან მუსიკალური ინსტრუმენტების სხვა ვიზუალირებადი ნაწილები), საბრძოლო ჩანგალი ან კერძების გროვა, იატაკი ყველა ეს წყარო ქმნის შეკუმშვას და შესაბამის იშვიათ მოქმედებას მათ გარშემო არსებულ ჰაერში და ეს მოძრაობს ხმის სახით (დამოკიდებულია წნევის ტალღების ინტენსივობაზე).
ამ რხევებმა უნდა გადალახონ გარკვეული საშუალებები, რადგან სხვაგვარად არაფერი შეიქმნება შეკუმშვისა და იშვიათი ფრაქციების რეგიონებში და ამიტომ ხმა მხოლოდ სასრული სიჩქარით მოძრაობს. ხმის სიჩქარე ჰაერში (20 გრადუსი ცელსიუსით) არის დაახლოებით 344 მ / წმ, მაგრამ ის რეალურად მოძრაობს სითხისა და მყარი მასალის უფრო სწრაფი სიჩქარე, წყალში 1,483 მ / წმ სიჩქარით (20 C ტემპერატურაზე) და 4,512 მ / წმ სიჩქარით ფოლადი.
რა არის რეზონანსი?
ვიბრაციებსა და რხევებს აქვს ისეთი რამ, რაც შეიძლება ბუნებრივ სიხშირედ მივიჩნიოთ, ან რეზონანსული სიხშირე. მექანიკურ სისტემებში რეზონანსი არის ბგერის ან სხვა ვიბრაციების გამაძლიერებელი სახელი, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც პერიოდულ ძალას იყენებთ ობიექტის რეზონანსული სიხშირით.
არსებითად, ძალის დროულად გამოყენებით ბუნებრივი სიხშირით, რომელზეც ხდება ობიექტის ვიბრაცია ან რხევა, შეგიძლიათ გააძლიეროს ან გააგრძელოს მოძრაობა - იფიქრეთ იმაზე, რომ ბავშვი დააჭიროთ სვინგს და დააჭიროთ დრო თქვენი მოძრაობის მოძრაობას საქანელა
რეზონანსული სიხშირეები ხმისთვის ძირითადად იგივეა. კლასიკური დემონსტრირება საწვავის ჩანგლებით ნათლად გვიჩვენებს კონცეფციას: ხმის ყუთებს ერთვის ორი ერთნაირი ტიუნინგის ჩანგალი (რაც არსებითად აძლიერებს ხმა ისევე, როგორც აკუსტიკური გიტარის ხმოვანი ყუთი გიტარის სიმების რხევისთვის), და ერთ-ერთ მათგანს რეზინის დარტყმა აქვს მალა. ამით ირგვლივ ჰაერი ვიბრირდება და გესმით ჩანგლის ბუნებრივი სიხშირით წარმოქმნილი სიმაღლე.
თუ ჩანგალს შეაჩერებთ ვიბრაციისგან, ისევ ისმის იგივე ხმა, უბრალოდ მოდის მეორე ჩანგალიდან. იმის გამო, რომ ორ ჩანგალს აქვს იგივე რეზონანსული სიხშირე, პირველი ჩანგლით გამოწვეული ჰაერის ვიბრაციით გამოწვეული ჰაერის მოძრაობამ მეორეც მოახდინა ვიბრაცია.
კონკრეტული რეზონანსული სიხშირე ნებისმიერი მოცემული ობიექტისთვის დამოკიდებულია მის თვისებებზე - მაგალითად, სტრიქონისთვის, ეს დამოკიდებულია მის დაძაბულობაზე, მასაზე და სიგრძეზე.
იდგა ხმოვანი ტალღები
ა მდგომი ტალღის ნიმუში არის, როდესაც ტალღა ირხევა, მაგრამ, როგორც ჩანს, არ მოძრაობს. ეს გამოწვეულია სინამდვილეში სუპერპოზიცია ორი ან მეტი ტალღისგან, რომლებიც სხვადასხვა მიმართულებით მოძრაობენ, მაგრამ თითოეულ მათგანს აქვს იგივე სიხშირე.
იმის გამო, რომ სიხშირე იგივეა, ტალღების მწვერვალები მშვენივრად დგება და იქ არის კონსტრუქციული ჩარევა - სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ორი ტალღა ემატება ერთად და წარმოქმნის უფრო დიდ დარღვევას, ვიდრე ეს იქნებოდა თავისით. ეს კონსტრუქციული ჩარევა ანადგურებს დესტრუქციულ ჩარევას - სადაც ორი ტალღა ერთმანეთს უქმდება - მდგრადი ტალღის ნიმუშის წარმოება.
თუ ჰაერით სავსე მილის მახლობლად შეიქმნა გარკვეული სიხშირის ხმა, მილში შეიძლება შეიქმნას მდგრადი ხმის ტალღა. ეს წარმოქმნის რეზონანსს, რომელიც აძლიერებს ორიგინალური ტალღის მიერ წარმოქმნილ ხმას. ეს ფენომენი საფუძვლად უდევს მრავალი მუსიკალური ინსტრუმენტის მუშაობას.
ხმოვანი ტალღები ღია მილში
ღია მილისთვის (ეს არის მილის ღია ბოლოები თითოეულ მხარეს), მდგრადი ტალღა შეიძლება ჩამოყალიბდეს, თუ ხმის ტალღის სიგრძე იძლევა ანტინოდი ან ბოლოს. ა კვანძი არის მდგომი ტალღის წერტილი, სადაც არანაირი მოძრაობა არ ხდება, ამიტომ ის რჩება თავის მოსვენების მდგომარეობაში, ხოლო ანტინოდი არის წერტილი, სადაც არის ყველაზე მეტი მოძრაობა (კვანძის საპირისპირო).
ყველაზე დაბალი სიხშირის მდგომი ტალღის ნიმუშს აქვს ანტინოდი მილის თითოეულ ღია ბოლოს, ერთი კვანძი შუაში. სიხშირეს, სადაც ეს ხდება, ეწოდება ფუნდამენტური სიხშირე ან პირველი ჰარმონიული.
ამ ფუნდამენტურ სიხშირესთან დაკავშირებული ტალღის სიგრძეა 2_L_, სადაც სიგრძე, ლ, ეხება მილის სიგრძეს. მუდმივი ტალღები შეიძლება შეიქმნას უფრო მაღალ სიხშირეებზე, ვიდრე ფუნდამენტური სიხშირე და თითოეული მათგანი მოძრაობას დამატებით კვანძს უმატებს. მაგალითად, მეორე ჰარმონიული არის მდგრადი ტალღა ორი კვანძით, მესამე ჰარმონიას აქვს სამი კვანძი და ა.შ.
სადაც ფუნდამენტური სიხშირეა ვ1, სიხშირე n_th ჰარმონიას მოცემულია _fნ = NF1და მისი ტალღის სიგრძეა 2_L_ / ნსად ლ კვლავ ეხება მილის სიგრძეს.
ხმოვანი ტალღები დახურულ მილში
დახურული მილი არის ის, სადაც ერთი ბოლო ღიაა და მეორე დახურულია, და ღია მილების მსგავსად, მათ შეუძლიათ შექმნან მდგრადი ტალღა შესაბამისი სიხშირის ხმით. ამ შემთხვევაში შეიძლება არსებობდეს მდგრადი ტალღა, როდესაც ტალღის სიგრძე საშუალებას მისცემს ანტინოდს მილის ღია ბოლოს და კვანძი დახურულ ბოლოს.
დახურული მილისთვის, ყველაზე დაბალი სიხშირის მდგომი ტალღის ნიმუში (ფუნდამენტური სიხშირე ან პირველი ჰარმონია) მხოლოდ ერთი კვანძი და ერთი ანტინოდი იქნება. სიგრძით დახურული მილისთვის ლ, ფუნდამენტური მდგომი ტალღა წარმოიქმნება, როდესაც ტალღის სიგრძე 4_L_ა.
ისევ შეიძლება დადგეს მდგომი ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება უფრო მაღალ სიხშირეებზე, ვიდრე ფუნდამენტური სიხშირე, და მათ ჰარმონიკას უწოდებენ. ამასთან, დახურული მილით შესაძლებელია მხოლოდ უცნაური ჰარმონიკა, მაგრამ თითოეული მათგანი მაინც აწარმოებს თანაბარი რაოდენობის კვანძებსა და ანტინოდებს. სიხშირე n_th ჰარმონიული არის _fნ = NF1სად ვ1 არის ფუნდამენტური სიხშირე და ნ მხოლოდ უცნაური შეიძლება იყოს. ტალღის სიგრძე n_ ე ჰარმონიული არის 4_L / ნ, ისევ ახსოვს ეს ნ უნდა იყოს უცნაური მთელი რიცხვი.
ღია და დახურული მილების რეზონანსის პროგრამები
თქვენს მიერ ნასწავლი ცნებების ყველაზე ცნობილი გამოყენებაა მუსიკალური ინსტრუმენტები, განსაკუთრებით ხის ქარტული ინსტრუმენტები, როგორიცაა კლარნეტი, ფლეიტა და საქსოფონი. ფლეიტა არის ღია მილის ინსტრუმენტის მაგალითი და ამიტომ იგი ადგენს მდგომ ტალღებს და რეზონანსს, როდესაც ორივე ბოლოში არის ანტინოდი.
კლარნეტები და საქსოფონები დახურული მილის ინსტრუმენტების მაგალითებია, რომლებიც რეზონანსს წარმოქმნიან, როდესაც დახურულ ბოლოში კვანძია (მიუხედავად იმისა, რომ სრულად არ არის დახურული რუპორის გამო, ბგერითი ტალღები მაინც აისახება ისე, როგორც არის) და ანტინოდი ღია ცის ქვეშ დასასრული.
რა თქმა უნდა, რეალურ ინსტრუმენტებზე არსებული ხვრელები ოდნავ ართულებს საქმეს. ამასთან, სიტუაციის ოდნავ გამარტივების მიზნით, მილის "ეფექტური სიგრძის" გაანგარიშება შესაძლებელია პირველი ღია ხვრელის ან გასაღების პოზიციის საფუძველზე. დაბოლოს, საწყისი ვიბრაცია, რომელიც იწვევს რეზონანსს, ან წარმოიქმნება ვიბრაციული ლერწმით, ან მუსიკოსის ტუჩებით პირის ღრუსთან.