В чем различие между музыкой и шумом?

Доклад учащихся 11кл. Матвеева Александра и Перьева Артема по теме:

В чем различие между музыкой и шумом?

Цель: Установить различие между музыкой и шумом.

Вопросы, которые мы поставили:

·  Что такое музыкальный звук?

·  Что такое шум?

·  Чем различаются музыкальные звуки и шумы?

Оглавление:

1.  Введение……………………………………………………………….1стр

2.  Что же существенно в воз­буждении музыкального звука, или тона?2стр

3.  Исследование влияния изменения скорости вращения диска на издаваемый звук ……………………………………………………..3стр

4.  Исследование скоростей распространения звуков различных частот4стр

5.  Отличие звуков друг от друга………………………………………….5стр

6.  Спектры шумов…………………………………………………………6стр

7.  Заключение………..……………………………………………………6стр

8.  Литература…………………………………………………………..…7стр

Введение

Мир звуков окружал человека всегда.  В далекие доисторические времена они выручали его так же, как и других живых существ: помогали общаться, ориентироваться в пространстве, охотиться и просто выражать свои эмоции. Источником звуков могут быть различные явления природы (например, раскаты грома, шум ветра), голосовые связки животных, созданные человеком различные музыкальные инструменты и т. д. Человек – существо разумное, оно наделено средствами общения: голосовыми связками для возбуждения звуковых волн и ушами для их приема. Ощущение звука  вызывается звуковыми волнами, достигающими органа слуха—уха. Важнейшая часть этого органа — барабанная перепонка. Пришедшая звуковая волна вызывает вынужденные ко­лебания перепонки с частотой коле­баний в волне. Они и воспринимают­ся мозгом как звук.

Установить различие между музыкой и шумом довольно трудно, так как то, что может казаться музыкой для одного, может быть просто шумом для другого. Не­которые считают оперу совер­шенно немузыкальной, а дру­гие любят ее. Ржание лошади или скрип нагруженного лесом вагона может быть шумом для большинства людей, но музыкой для лесопромышленника. Любя­щим родителям крик новорож­денного ребенка может казать­ся музыкой. Но для большин­ства из нас такие звуки пред­ставляют просто шум. Однако большинство людей согласится с тем, что звуки, возбуждаемые колеблющимися струнами, язычками, камерто­нами, столбами воздуха и вибрирующими голосовыми связками певца, музыкальны.

Но если так, то что же существенно в воз­буждении музыкального звука, или тона?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, воспользуемся сире­ной, изображенной на рис.1.

Проведем опыт1.

Будем быстро вращать диск с по­стоянной скоростью и вдувать струю воздуха через трубку во внешний ряд отверстий диска.

Повторим опыт с куском картона.

Вывод 1: Мы увидим, что внешний ряд, имеющий отверстия, расположенные на равном расстоянии друг от друга, производит приятный музыкальный звук.

Объяснить это мы можем таким образом:

Когда поток воздуха проходит сквозь отверстие, то на противоположной стороне диска получается сгущение. Воздух не может пройти через промежутки между отверстиями, и в эти моменты возникают разрежения. Такие воздушные толчки производятся через одинаковые промежутки времени рядами равномерно распо­ложенных отверстий.

Таким образом, наш опыт показывает, что для возбуждения музыкального звука существенно, чтобы колебания происходили через равные промежутки времени. Колебания струн, камертонов и т. п. имеют такой характер.

А теперь исследуем, изменяется ли звук при вдувании воздуха по порядку в каждый ряд отверстий, начиная с внутреннего ряда.

Рис2.

Опыт2.

Вращая диск с постоянной скоростью, будем вдувать воздух по порядку в каж­дый ряд отверстий, начиная с внутреннего ряда.

Повторим опыт с куском картона.

Вывод2:

Каждый ряд воз­будит музыкальный тон, причем каждый следующий ряд даст тон выше предшествующего.

А теперь проверим, влияет ли изменение скорости вращения диска на издаваемый звук?

Опыт3. Будем изменять скорость враще­ния диска при вдувании воздуха в один и тот же ряд.

Повторим опыт с куском картона.

В ходе этого опыта обнаружили изменение звука.

Объяснить это мы можем таким образом: Увеличивая скорость диска или пользуясь рядом с большим количеством отверстий, мы увеличиваем число толчков или волн в секунду, посылаемых через воздух. Таким образом, оказывается, что высота тона звука зависит от числа толчков (импульсов) или волн в секунду, приходящих от звучащего тела к уху. Так как вы­соту тона, как таковую, трудно измерять, выражать ее через частоту, которую измерить легко.

Вывод3. Мы обнаружили, что увеличение скорости вращения диска повышает тон, уменьшение понижает тон.

Интересно, распространяются ли звуки различных частот с одинаковыми скоростями?

Наше рассуждение такое: Если высокие звуки распро­страняются быстрее или медленнее, чем низкие звуки, то оркестр, в состав которого входят бас и флейта звучали бы неодновременно для наблюдателя в некотором отдалении. Из этого рассуждения следует:

Вывод4: Звуки различных частот распространяются с одинаковыми скоростями?

А что же мы услышим, если отверстия на диске расположены неравномерно?

Повторим опыт с другим диском, на котором отверстия расположены неравномерно. (Опыт5)

Вывод5: Звук от ряда неравномерно расположенных отверстий представляет шум.

Итак:

Звук, который мы слышим тогда, когда источник его совершает периодические колебания определенной частоты, называется музыкальным тоном или, коротко, тоном. Слож­ные музыкальные звуки это сочетания отдельных тонов. Тон, соответствующий наименьшей частоте сложного музыкального звука, называют основным тоном, а остальные тоны - оберто­нами.

Во всяком музыкальном тоне мы можем различить на слух два качества: громкость и высоту. Простейшие наблюдения убеждают нас в том, что тона какой-либо данной высоты определяется амплитудой колебаний. Звук камертона после удара по нему постепенно затихает. Это происходит вместе с затуханием колебаний, т. е. совпадением их амплитуды. Ударив камертон сильнее, т. е. сообщив колебаниям большую амплитуду, мы услышим более громкий звук, чем при слабом ударе. То же можно наблюдать и со струной и вообще со всяким источником звука.

Если мы возьмем несколько камертонов разного размера, то не представит труда расположить их на слух в порядке возрастания высоты звука. Тем самым они окажутся расположенными и по размеру: самый большой камертон дает наиболее низкий звук, самый маленький – наиболее высокий звук. Таким образом, высота тона определяется частотой колебаний. Чем выше частота и, следовательно, чем короче период колебаний, тем более высокий звук мы слышим.

Звуки бывают разные. Мы легко различаем свист и дробь барабана, мужской голос (бас) от женского (сопрано).

Чем же отличаются звуки друг от друга?

Об одних звуках говорят, что они низкого тона, другие мы называем звуками высо­кого тона. Ухо их легко различает. Звук, создаваемый большим бараба­ном, это звук низкого тона, свист — звук высокого тона. Простые изме­рения (развертка колебаний) пока­зывают, что звуки низких тонов — это колебания малой частоты в зву­ковой волне. Звуку высокого тона соответствует большая частота коле­баний. Частота колебаний в звуковой волне определяет тон звука.

Таб. 1. Частота колебаний крыльев насекомых и птиц в полете.

Частота колебаний  крыльев  насекомых и птиц в полете, Гц
Аисты Бабочки капустницы Воробьи  Вороны Жуки майские Колибри  Комары	2 до 9 до 13 3—4 45 50 300— 600	Мухи комнатные  Пчелы  Пчелы со  взятком Саранча Слепни  Стрекозы Шмели	190—330 200—250 до  440 20 100 38—100 180—240

Существуют особые источники звука, испускающие единственную частоту, так называемый чистый тон. Это камертоны различных размеров — простые устройства, представляющие собой изогнутые металлические стержни на ножках (рис. 172). Чем больше размеры камертонов, тем ниже звук, который он испускает при ударе по нему.

Для шумов характерна сильная непериодичность формы колебаний: либо это – длительное колебание, но очень сложное по форме (шипение, скрип), либо отдельные выбросы (щелчки, стуки). С этой точки зрения шумам следует отнести и звуки, выражаемые согласными (шипящими, губными и т. д.).

Во всех случаях шумовые колебания состоят из огромного количества гармонических колебаний с разными частотами.

У периодического колебания спектр состоит из набора частот – основной и кратных ей. Чем больше в спектре разных частот, тем ближе мы подходим к шуму. Типичные шумы имеют спектры, в которых присутствуют чрезвычайно много частот.

Заключение:

В своей работе мы описали звук как физическое явление, основные характеристики звука, его применение и получение. Значение звуковых волн, а следовательно, и их изучение, которым занимается акустика, чрезвычайно велико. Продолжительные сильные шумы (порядка 90 дБ и более) оказывают вредное действие на нервную систему чело­века, шум морского прибоя или леса - успокаивающее.

С давних пор звук служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные музыкальные инструменты. Звуковые волны являются практически единственным видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации. Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практическое применение ультразвука создало целую отрасль современной техники - ультразвуковую технику ультразвука Ультразвук используется как для контрольно-измерительных целей (в частности, в дефектоскопии), так и для активного воздействия на вещество (ультразвуковая очистка, механическая обработка, сварка и т. п.). Высокочастотные звуковые волны и особенно гиперзвук служат важнейшим средством исследований в физике твёрдого тела. Как мы видим в этой области нам многое ещё неизвестно и предстоит исследовать в дальнейшем.

Используемая литература:

1.  . Физика. Механика. Учебник для 9кл. –М. Просвещение. 1997

2.  «Физика – 9»

3.  , «Курс общей физики»

4.  «Лабораторные занятия по физике»

5.  Элементарный учебник физики под редакцией том III. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика – Репринт 10 изд перераб, 1995

Учебник по физике для 9 класса средней школы , , 1992 Детская энциклопедия. М. Изд. «Просвещение». 1966 М. Колтун. Мир физики. Изд. «Детская литература». 1984 Энциклопедический словарь юного физика. . 1991 и др. Факультативный курс физики. 10кл.- М. Просвещение. 1979г