Овертоне и хармоника (физика): Дефиниција, разлике и фреквенције

О призвуцима и хармоникама се обично говори у вези са изворима звука. Ова два појма се често мешају међу собом и понекад се користе наизменично.

То није изненађење, јер се у одређеним ситуацијама они позивају на исти сет фреквенција. Међутим, иако је могуће да хармоники буду призвуци и да призвуци буду хармоники, такође је могуће имати хармонике који нису призвуци и призвуке који нису хармоники.

Брзина таласа, таласна дужина и фреквенција

Пре расправе о хармоникама и призвуцима, важно је разумети основе таласа.

Таласи су поремећај у медијуму који се шири са једног места на друго осцилацијама тачака у медијуму. Звук је само један пример за то, али и океански таласи, таласи на жици итд.

Тхеталасна дужинаје растојање између узастопних таласа врхова. Тхефреквенција таласаје број циклуса у секунди таласа. Ибрзина таласаје умножак таласне дужине и фреквенције.

Резонантне фреквенције

Ако је поремећај ширења ограничен у медијуму, он се може одразити уназад и ометати сам себе. На одређеним фреквенцијама ово ствара трајни стојни талас. То се дешава када откинете гитарску жицу, пухнете у звиждук или чак испустите кључ на под - удар капи доводи до тога да се кључ „заглави“ на одређеној фреквенцији док кратко завибрира утицај.

instagram story viewer

Назване су фреквенције на којима се могу појавити такви стојни таласирезонантне фреквенције,а вредности ових фреквенција за дати медијум зависе од својстава тог медија. На пример, фреквенција стварања стојећег таласа на жици зависи од густине масе жице, напетости жице и дужине жице.

Као што ћете видети у следећем одељку, већина објеката има неколико различитих фреквенција на којима могу да вибрирају природно, а те различите фреквенције су често међусобно повезане и са геометријом објекта себе.

Шта је призвук?

Резонантна фреквенција је природна фреквенција вибрација објекта. То је фреквенција којом нешто вибрира стварајући образац стојећег таласа. За било који дати објекат обично постоји неколико фреквенција на којима се то догађа. Најнижа таква фреквенција назива сеосновна фреквенцијаи често се означава каоф1​.

Анпризвукје назив који се даје било којој резонантној фреквенцији изнад основне фреквенције или основног тона.

Листа узастопних призвука за објекат назива сепризвук серије. Први призвук, као и сви наредни призвуци у серији, могу или не морају бити целобројни вишеструки од основног. Понекад је однос тако једноставан, а други пут је сложенији, у зависности од својстава и геометрије вибрирајућег објекта.

На пример, на кружној мембрани, као што је глава бубња, постоје призвуци на 1,59ф1​, 2.14​ф1​, 2.30​ф1​, 2.65​ф1​, 2.92​ф1и многе друге вредности. Ови призвуци се јављају на фреквенцијама за које се на мембрани може појавити дводимензионални стојни талас. Као што можете претпоставити, математика за извођење ових вредности је много мање једноставна него за одређивање начина стојећег таласа на жици!

Шта су хармоника?

Хармонске фреквенцијесу цели бројеви вишекратници основне фреквенције или најниже фреквенције вибрација.

Размотрите вибрирајућу жицу. Начини вибрације су вишеструки од основних и повезани су са дужином струне и брзином таласа. Веће фреквенције се проналазе путем везе

ф_н = нф_1

таласна дужина:

\ ламбда = \ фрац {2Л} {н}

гдеЛје дужина низа.

Из овога добијатехармонски низ. Други хармоникф2 = 2ф1а трећи хармоникф3 = 3ф1 и тако даље. Такође имајте на уму да је брзина таласа - производ таласне дужине и фреквенције - једнака за све вредностин​.

У овом конкретном примеру са низом, сви призвуци су хармоника, а сви хармоника су призвуци. Међутим, то није увек случај, као што се види у примеру главе бубња, као што ћете видети и у следећем одељку.

Разлика између призвука и хармонике

Као што је претходно речено, хармоники су целобројни умношци основне фреквенције. На овим фреквенцијама, објекат може или не мора доживети резонанцу. Насупрот томе, призвуци су било која фреквенција на којој се јавља резонанца изнад основне. То се може догодити само на хармоницима, или само на одређеним хармоникима или у потпуности на другим вредностима.

Размотрите пример стојећих звучних таласа у отвореној цеви (или вибрирајућем низу): У овом случају, хармоника и призвук су исти. Код затворене цеви, међутим, призвуци се јављају само на непарним хармоникама.

На правоугаоној или кружној мембрани, попут главе бубња, добијате помало свега. На правоугаоној мембрани неки од призвука су такође хармоника, али неки нису.

На пример, на правоугаоној мембрани дужине 1,41 пута веће од њене ширине, призвуци се јављају на 1,41ф1​, 1.73​ф1​, 2.00​ф1​, 2.38​ф1​, 2.71​ф1​, 3.00​ф1​, 3.37​ф1 и тако даље. На кружној мембрани већина или сви хармоники на крају немају призвук.

Режими вибрација главе бубња су примери нехармоничних или нехармоничних призвука. Такође се јављају код чинела и других удараљки.

Музички инструменти

Музички инструменти, укључујући дувачке инструменте, лимене лимене инструменте, жичане инструменте и друге. Они пружају примере примене резонанце и разлике између призвука и хармоника.

Поједини инструменти имају тенденцију да праве ноте на хармоникама, други на непарним хармоникама, а други имају нехармоничне призвуке. Коришћењем различитих тастера на клавиру, различитих жица на гитари или променом прстију на флаути, мењају се и могући призвуци и хармонике.

Због тога је важно периодично подешавати одређене инструменте. Нота на којој свира ишчупана гитарска жица зависи од густине масе жице, али и напетости. Након неког времена свирања, жица се може мало затегнути, а напетост променити. Прилагођавањем напетости може се вратити тачна основна фреквенција вибрација.

Квалитет звука и звука

Тимбреје опажени квалитет звука ноте у музици. Иако ћете на гитари свирати исту ноту као на клавиру, ваше ухо може да разликује. Зашто је то случај иако је фреквенција иста? Одговор је повезан са призвуком.

Када се гитарска жица ишчупа, стварајући задану ноту вибрирајући на њеној основној фреквенцији, она истовремено вибрира и на вредностима призвука, али са знатно мањом амплитудом (нижом запремина). Замислите знаковни талас који се, када га зумирате, појављује „скврчено“ или обложен знатно мањом кривом свог знака.

Исто се дешава када се свира клавирски тастер, а разлике у физичким својствима ових инструмената дају различите комбинације и релативне јачине призвука, стварајући различит тон и квалитет звука који вам омогућавају да направите разлику између њих инструменти.

Остали фактори који такође могу утицати на квалитет ноте су напад, распад, одржавање и време издавања. Како се нота свира, амплитуда скаче до врха, неко време се спушта на константан ниво, а затим пада на нулу када се нота заврши.

Нападје време између када је нота почела да се пушта до вршне амплитуде.Пропадањеје време између вршне амплитуде и одржане амплитуде на којој се нота свира.Издржије време током којег се нота свира константном амплитудом.Издањеје време потребно за прелазак са одржане амплитуде на нулу када се нота заврши.

Teachs.ru
  • Објави
instagram viewer