התפיסה שלנו לגבי גובה הצליל ותכונותיו האחרות נקבעת על פי מאפייני הגל האקוסטי. אלו הם אותם מאפיינים הטבועים בכל גל מכני, כלומר התקופה, התדירות, המשרעת של התנודות. התחושות הסובייקטיביות של הקול אינן תלויות באורך ובמהירות של הגל. במאמר ננתח את הפיזיקה של הצליל. גוון וגוון - איך הם נקבעים? מדוע אנו תופסים צלילים מסוימים כחזקים ואחרים כשקטים? התשובות לשאלות אלו ואחרות יינתנו במאמר.
Pitch
מה קובע את הגובה? כדי להבין זאת, בואו נעשה ניסוי פשוט. ניקח סרגל ארוך גמיש, רצוי אלומיניום.
בוא נדחוף אותו לשולחן, נדחוף את הקצה בחוזקה. בואו נפגע בקצה החופשי של הסרגל עם האצבע - הוא ירעד, אבל התנועה שלו תהיה שקטה. עכשיו בואו נקרב את הסרגל אלינו, כך שחלקו הקטן יותר יבלוט מעבר לקצה השיש. בואו נכה שובסרגל. הקצה שלו ירטוט הרבה יותר מהר ובמשרעת קטנה יותר, ונשמע צליל אופייני. אנו מסיקים שכדי שקול יופיע, תדר התנודה חייב להיות לפחות ערך מסוים. הגבול התחתון של טווח תדרי השמע הוא 20 הרץ, והגבול העליון הוא 20,000 הרץ.
בוא נמשיך בניסוי. קצר עוד יותר את הקצה החופשי של הסרגל, הפעל אותו שוב. מורגש שהסאונד השתנה, הוא הפך גבוה יותר. מה הניסוי מראה? הוא מוכיח את התלות של גובה הצליל בתדר ובמשרעת של התנודות של המקור שלו.
עוצמת הקול
ללימוד עוצמת קול, נשתמש במזלג כוונון - כלי מיוחד ללימוד תכונות הצליל. ישנם מזלגות כוונון עם אורכי רגליים שונים. הם רוטטים כאשר מכים אותם בפטיש. מזלגות כוונון גדולים מתנדנדים לאט יותר ומפיקים צליל נמוך. הקטנים רוטטים לעתים קרובות ושונים בגובה הצליל.
בואו נלחץ על מזלג הכוונון ונשמע. הסאונד נחלש עם הזמן. למה זה קורה? עוצמת הצליל מוחלשת עקב ירידה במשרעת התנודה של רגלי המכשיר. הם לא רוטטים כל כך חזק, מה שאומר שגם משרעת התנודות של מולקולות האוויר פוחתת. ככל שהוא נמוך יותר, הצליל יהיה שקט יותר. הצהרה זו נכונה לגבי צלילים באותו תדר. מסתבר שגם גובה הצליל וגם עוצמת הקול תלויים באמפליטודה של הגל.
תפיסת צלילים בעוצמות שונות
מתוך האמור לעיל, נראה שככל שהקול חזק יותר, כך אנחנו ברורים יותראנו שומעים, ככל שנוכל לקלוט שינויים עדינים יותר. זה לא נכון. אם הגוף עשוי להתנודד עם משרעת גדולה מאוד, אבל בתדר נמוך, אז צליל כזה יהיה גרוע להבחין. העובדה היא שבכל טווח השמיעה (20-20 אלף הרץ), האוזן שלנו מבדילה בצורה הטובה ביותר צלילים סביב 1 קילו הרץ. שמיעה אנושית רגישה ביותר לתדרים אלו. צלילים כאלה נראים לנו הכי חזקים. אותות אזהרה, סירנות מכוונות בדיוק ל-1 kHz.
רמת עוצמת הקול של צלילים שונים
הטבלה מציגה צלילים נפוצים ועוצמתם בדציבלים.
| סוג הרעש | רמת עוצמת הקול, dB |
| נשימה רגועה | 0 |
| לחישה, רשרוש של עלווה | 10 |
| תקתוק של שעון במרחק מטר אחד | 30 |
| שיחה רגילה | 45 |
| רעש בחנות, שיחה במשרד | 55 |
| סאונד של הרחוב | 60 |
| דיבור קולני | 65 |
| רעש בחנות ההדפסה | 74 |
| רכב | 77 |
| Bus | 80 |
| כלי מכונות הנדסה | 80 |
| צעקה חזקה | 85 |
| אופנוע עם משתיק קול | 85 |
| Lathe | 90 |
| מפעל מתכות | 99 |
| תזמורת, רכבת תחתית | 100 |
| תחנת מדחס | 100 |
| Chainsaw | 105 |
| מסוק | 110 |
| Thunder | 120 |
| מנוע סילון | 120 |
| מרתק, חיתוך של פלדה (נפח זה שווה לסף הכאב) | 130 |
| מטוס בהשקה | 130 |
| שיגור רקטה (גורם להלם פגז) | 145 |
| צליל של רובה ציד בקליבר בינוני ליד הלוע (גורם לפציעה) | 150 |
| מטוס על-אופן (נפח זה מוביל לפציעה והלם כאב) | 160 |
Timbre
גובה הצליל ועוצמתו נקבעים, כפי שגילינו, לפי התדירות והמשרעת של הגל. גוון אינו תלוי במאפיינים אלה. הבה ניקח שני מקורות סאונד מאותו גובה הצליל כדי להבין מדוע יש להם גוון שונה.
הכלי הראשון יהיה מזלג כוונון שנשמע בתדר של 440 הרץ (זהו התו לאוקטבה הראשונה), השני - חליל, השלישי - גיטרה. עם כלי נגינה, אנו משחזרים את אותו תו שעליו נשמע מזלג הכוונון. לשלושתם יש את אותו גובה, אבל עדיין נשמעים שונים, שונים בגוון. מה הסיבה? הכל קשור לתנודות של גל הקול. התנועה שמשמיע גל אקוסטי של צלילים מורכבים נקראת תנודה לא הרמונית. הגל באזורים שונים מתנודד בעוצמה ובתדירות שונים. צלילים נוספים אלה השונים בעוצמת הקול ובגובה הצליל נקראים צלילים עיליים.
אל תבלבלו בין גוון וגוון. הפיזיקה של הצליל היא כזו שאם"מערבבים" נוספים, גבוהים יותר לסאונד הראשי, נקבל מה שנקרא טימבר. זה נקבע לפי עוצמת הקול ומספר הצלילים העליונים. תדירות הצלילים העליונים היא כפולה של התדר של הטון הנמוך ביותר, כלומר הוא גדול במספר שלם של פעמים - 2, 3, 4 וכו'. הטון הנמוך ביותר נקרא הטון הראשי, הוא זה שקובע את גובה הצליל., והצלילים העליונים משפיעים על הגוון.
ישנם צלילים שאינם מכילים צלילי על כלל, כמו מזלג כוונון. אם אתה מתאר את התנועה של גל הקול שלו על גרף, אתה מקבל גל סינוס. תנודות כאלה נקראות הרמוניות. מזלג הכוונון פולט רק את הטון היסודי. צליל זה נקרא לעתים קרובות משעמם, חסר צבע.
כאשר לצליל יש הרבה צלילים בתדר גבוה, הוא נהיה קשה. צלילים נמוכים נותנים לצליל רכות, קטיפתי. לכל כלי נגינה, קול יש סט צלילים משלו. השילוב של הטון היסודי והצלילים העליונים הוא שנותן צליל ייחודי, מעניק לצליל גוון מסוים.
