«Звук, как физическое явление, необходимое для моего хобби».
Нас заинтересовали направления акустики, позволяющие изучить воспроизведение звуков человеческого голоса и распространение звука в окружающей среде. Так как на мой взгляд, именно эти знания помогут мне в моем хобби. Поскольку, я солистка, и очень долго занимаюсь пением, у меня возник вопрос: «Какие физические параметры я должна учитывать при исполнении песни, какие физические знания о природе звука можно применять на практике?»
Скачать:
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Содержание. Обоснование, проблема. История изучения, основные понятия. Факторы, влияющие на исполнение песни с точки зрения физики. а) Распространение звука в окружающей среде. б) Голосовой аппарат, как физический источник звука. Рекомендации, выработанные при изучении теоретических основ о звуке.
Обоснование, проблема. В наше время без физики не обходится ни одна жизненная область. Понятно, что с высокотехничной физикой мы встречаемся на производстве, в авиации.
Но, оказалось, что в моем хобби физика играет очень важную роль, а именно, такое физическое явление как звук.
Поскольку, я солистка, и очень долго занимаюсь пением, у меня возник вопрос: «Какие физические параметры я должна учитывать при исполнении песни?».
История изучения. Пифагор. Великий математик древности. Он, первый кто математически исследовал числовые соотношения тонов в музыкальных инструментах. 570 — 490 гг.до н. э.
4 г. до н.э. — 65 г. н. э. Луций Анней Сенека. Римский философ, поэт и государственный деятель. Он писал о природе звуковых явлений: «Что такое звук голоса, как не сотрясение воздуха ударами языка? Какое пение было бы возможно слышать, не будь упругой воздушной силы?»
22 января 1561 — 9 апреля 1626 Френсис Бэкон. Английский философ, историк, политический деятель, Основоположник эмпиризма. Считал, что звук может распространяться не иначе, как при посредстве некоторой «упругой жидкости», которая входит в состав воздуха.
15 февраля 1564 — 8 января 1642 Галилео Галилей. Итальянский физик, механик, астроном, философ и математик. Он получал музыкальные звуки, быстро проводя ножом по краю монеты.
8 сентября 1588 — 1 сентября 1648 Марен Мерсенн. Французский математик, физик, философ и теолог. Исследования Мерсенна доказали, что звук есть не что иное, как колебания частиц воздуха, вызываемые звучащим телом.
22 января 1592- 24 октября 1655 Пьер Гассенди. Французский философ, физик, математик, астроном и исследователь древних текстов. Им было произведено первое первое определение скорости распространения звука в воздухе . Также он определил скорость распространения звука; по его расчетам, она оказалась равной 449 метрам в секунду.
18 июля 1635 — 3 марта 1703 Роберт Гук Английский естествоиспытатель, сподвижник Ньютона. Утверждал, что с помощью вытянутой проволоки передавал звук на значительное расстояние, и притом со скоростью если не равной скорости света, то во всяком случае несравненно более значительной, нежели скорость звука в воздухе».
(1635—1703) Иоганн Христоф Штурм Германский математик, астроном и физик. Он определил скорость распространения звука в воде.
25 декабря 1642 — 20 марта 1727 Исаак Ньютон Английский математик, физик и астроном. Он был первым кто произвёл блестящий математический анализ волнового колебательного движения.
30 ноября 1756 - 3 апреля 1827 Эрнст Флоренс Фридрих Хладни Немецкий физик. В своей книге он описывал невероятные вещи, например, что звук можно не только слышать, но и видеть. Опыты Хладни и в наше время служат прекрасной демонстрацией колебательной природы звуковых явлений.
11 февраля 1847— 18 октября 1931 Томас Эдисон Знаменитый американский изобретатель. В 1876 году он Устроил приспособление к телеграфному аппарату Морзе, позволяющее чисто механическим путем передавать телеграмму, полученную с одной линии на другую.
Звук : в широком смысле — упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания; в узком смысле — субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.
Музыкальный звук - звуковые колебания с различными тонами, частоты которых находятся в целочисленных отношениях друг к другу, т. е. образуют гармонический ряд частот(скрипка, флейта, пение). Инфразвук - ниже 20 Гц (сотрясение, дрожание). Ультразвук - выше 20000 Гц.
На сегодняшний день звук изучает целая наука: Акустика - наука о звуке, изучающая физическую природу звука и проблемы, связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием. Акустика является одним из направлений физики, исследующих упругие колебания и волны от самых низких до высоких частот.
Распространение звука в окружающей среде. Меня заинтересовали направления акустики, позволяющие изучить воспроизведение звуков человеческого голоса и распространение звука в окружающей среде. Так как на мой взгляд, именно эти знания помогут мне в моем хобби.
Я солистка ансамбля и мне стало интересно какие физические знания о природе звука можно применять на практике.
Оказалось, что можно двигаться по двум направлениям: Изучение распространения звука в помещении и на открытом пространстве. Изучение физики воспроизведения звука человеком.
I . Что же представляет из себя звук??? Движения одних молекул воздуха передаются другим молекулам, в результате чего в пространстве распространяются повторяющиеся зоны увеличения и уменьшения плотности. Они- то и представляют из себя звуковую волну.
Высота звука. Высота звука определяется частотой колебаний вибрирующего тела. Чем чаще колебания, тем выше звук, и наоборот.
Громкость звука. Громкость звука определяется энергией колебательных движений, то есть амплитудой колебаний. Чем шире амплитуда колебаний, тем громче звук, и наоборот.
Тембр звука. Тембром называется качественная сторона звука, его окраска. Для определения особенностей тембра в музыкальной среде применяются слова из области ощущений, термины-метафоры, например, говорят: звук мягкий, резкий, густой, звенящий, певучий и т. п. Каждый инструмент или человеческий голос обладает характерным для него тембром, и даже один инструмент способен издавать звук различной окраски. Возникновение тембра объясняется наличием множества стоячих волн, которые являются результатом интерференции бегущих и отраженных волн в музыкальном инструменте.
Сила звука. Силу звука в данной точке можно определить как количество энергии, проходящей в 1 сек, через 1 см площади, расположенной перпендикулярно к направлению движения звука.
Сила звука зависит: 1) от всего количества энергии, посылаемой звучащим телом. 2) от расстояния до звучащего тела. 3) от поглощения звуковой энергии в окружающей среде.
Поглощение звука. ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА - явление необратимого перехода энергии звуковой волны в др. виды энергии, в основном в теплоту. Звуковая энергия сильно поглощается войлоком, мягкой мебелью, а также тесно сидящей публикой.
Отражение звука. Звуковая волна, достигающая поверхности какого-либо тела, отражается. Горы, деревья, стены строений, поверхность воды и даже облака могут отражать звук. Это отражение происходит по такому закону: угол отражения равен углу падения. Если отражающая поверхность находится от нас на значительном расстоянии, то мы можем услышать звук, идущий непосредственно от звучащего тела, и спустя некоторое время - другой звук, отраженный. Многократное отражение звука от стен может значительно удлинить продолжительность основного звука в помещении. Отдельно воспринятый отраженный звук называется эхом.
Реверберация помещения. это процесс постепенного уменьшения интенсивности звука при его многократных отражениях. Реверберация способна довольно сильно изменить тембр источника звука. Причем в некоторых помещениях реверберация украшает звучание, а в некоторых портит.
Как работает голос. Построение вокального звука. Строение голосового аппарата II ..Голосовой аппарат, как физический источник звука.
Вокальный звук появляется благодаря действию двух факторов: 1. Вибрация голосовых связок. Первичный звук появляется в результате взаимодействия голосовых связок и выдыхаемого воздуха. 2. Резонанс. Затем по мере прохождения через лежащие над связками полости, этот звук видоизменяется.
Рассмотрим эти факторы подробно. Строение гортани . В трахеи есть группа хрящей, связок и мышц, работают они как единый узел. Этот узел-гортань. Внутри гортани и находятся наши голосовые связки.
Выпустив сжатый воздух, голосовые связки возвращаются в прежнее закрытое состояние
Ознакомившись с вышеизложенными данными мы попробовали сформировать ряд рекомендаций для выступления: Голосовой аппарат – это и музыкальный инструмент и рупор, который необходимо настраивать . И как струны натягивают и настраивают на музыкальном инструменте, так и голосовые связки с помощью мышечных движений можно подготовить для звучания. Это всем известные «распевки»
А вот с помещением можно работать. Сейчас в акустике формируется так называемая «теория распространения звука». В помещении звук распространяется неравномерно и с этим фактором акустики уже успешно борются. Но результат достигается пока в основном опытным путём, хотя и существуют формулы для расчёта акустических параметров помещения.
Изменение размеров помещения не приводит к принципиальным изменениям расположения пятен звучания, чего нельзя сказать о форме или месте размещения источника звука.
В то же время следует помнить, что чрезмерное увлечение басом имеет и отрицательную сторону, поскольку маскирует основным тоном и сложением мод звуки более высоких частот, тем самым басы не дают нам услышать высокий тонкий голос.
С другой стороны, помещение способно «убить» бас. Этого можно добиться с мощным сабвуфером или отдельным бас- эквалайзером. Следовательно: -в любом помещении существуют более или менее благоприятные зоны прослушивания. - помещение способно как «обеднить», так и «обогатить» бас.
Есть еще один выход: Например, панель Бекеши.(Венгеро-американский физик Георг фон Бекеши 3 июня 1899 г. - 13 июня 1972 г). Конструкция представляет собой мембранный поглотитель и при минимальных габаритах способна поглощать широкий спектр звуковых колебаний, включая низкие частоты.
В общем, конструкция представляет собой деревянную рамку глубиной 100-120 мм, висящую или встроенную в стену в нужном месте, заполненную базальтовым волокном плотности 50-100 кг/куб.м на глубину в 8-10 см и закрытую с внешней стороны наглухо PVC мембраной плотности 250 – 400 г/кв.м с определёнными характеристиками натяжения. Конструкция, помимо уже заявленных качеств, имеет и собственную частоту в диапазоне 28 – 42 Гц с низкой добротностью пика поглощения. Покрытие мембраны можно варьировать как по качеству (замша, матовые, глянцевые), так и по цвету в весьма широкой гамме. Таким образом, панель Бекеши представляет собой комбинированный акустический элемент для эффективной работы с первыми отражениями, общим уровнем реверберации и, в меньшей степени, гулкости по НЧ.
Перед вами пример такой панели: на сцене Кремля панелью Бекеши служат кулисы.
Вывод : Формирование акустической среды больших помещений, в частности, театральной акустики, в отсутствие звукоусиления следовало по пути кропотливого подбора и концентрации звука архитектурными методами. Таким образом, внутри таких помещений формировались ярко выраженные две или три достаточно однородные по составу звука зоны, разделенные по принципу: «исполнители – слушатели». Временные процессы, определяющие формирование звука, имеют характерные значения, начиная с 50 мс, основными задачами являлось: подавление значительной реверберации в речевом диапазоне для получения приемлемой ясности речи – артикуляции; ликвидация эха в более высоком частотном диапазоне; усиление и направление звука архитектурными приемами в зону слушателей.
Список использованной литературы. Дущенко В. П., Кучерук И. М. Общая физика. - К.: Высшая школа, 1995. - 430 с. Исакович М. А.Общая акустика. - М.: Наука, 1973. - 495 с. Зисман Г. А., Тодес О. М. Курс общей физики. В 3 т. - М.: Наука, 1995. - 343 с. Клюкин И. И. Удивительный мир звука. - Л.: Судостроение, 1978. - 166 с. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер. с нем. - М.: Мир, 1983. - 520 с. Лепендин Л. Ф. Акустика. - М.: Высшая школа, 1978. - 448 с. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1982. - 846 А. П. Рыженков. Физика, человек, окружающая среда. 9 класс. Москва, «Просвещение», 2001. Т. И.Трофимова. Физика в таблицах и формулах. Москва, «Дрофа», 2004. Физика .Справочник школьника и студента. Под редакцией Р. Гёбеля. Москва, «Дрофа», 2000. Х. Кухлинг. Справочник по физике. Москва, «Мир», 1982. А. Г. Чертов. Физические величины. Москва, «Высшая школа»,1990. И. Г .Хорбенко. Звук, ультразвук, инфразвук. Москва, «Знание», 1985. С. А. Чандаева. Физика и человек. Москва, «Аспект Пресс»,1994.
Золотая хохлома
Мороз Иванович
Эта весёлая планета
Как нарисовать небо акварелью
Хризантема и Луковица