AKUSTIKA. Tón a jeho vlastnosti

Transkript

1 AKUSTIKA Tón a jeho vlastnosti

2 Zvuky dělíme na dvě základní skupiny: 1. Tóny vznikají pravidelným chvěním zdroje zvuku, průběh závislosti výchylky na čase je periodický, jsou to např. zvuky hudebních nástrojů, samohlásky, zvuk ladičky 2. Hluky vznikají nepravidelným chvěním zdroje zvuku, průběh závislosti výchylky na čase není periodický, vnímáme je např. jako vrzání, šum, praskot

3 Tón můžeme objektivně popsat pomocí těchto čtyř vlastností: 1. Výška 2. Délka 3. Barva 4. Hlasitost, hladina intenzity

4 Výška tónu Ve fyzice popisujeme výšku tónu pomocí frekvence f. Absolutní výška tónu je vyjádřena frekvencí, např. tón a 1 má frekvenci f = 440 Hz. Relativní výška tónu je určena poměrem frekvence daného tónu k frekvenci tónu základního. V hudbě ji obvykle vyjadřujeme pomocí hudebních intervalů.

5 Výška tónu Př. 1 Za základní tón v hudbě se obvykle používá tón a 1 o frekvenci f a 1 = 440 Hz. Máme-li tón o oktávu vyšší, tedy a 2, je jeho frekvence dvojnásobná. a) Jakou frekvenci mají tóny a 3, a 4, a 5? b) Jaký nejhlubší tón a může lidské ucho ještě uslyšet?

6 Př. 1 výsledky Výška tónu a) f a 3 = Hz, f a 4 = Hz, f a 5 = Hz b) Je to tón subkontra A o frekvenci f,,a = 27,5 Hz

7 Délka tónu Délkou tónu máme na mysli dobu trvání tónu. Pokud bychom ji chtěli fyzikálně měřit, použijeme stopky (ne pravítko ). V hudbě používáme pro vyjádření délek tónů noty spolu s tempovými značkami. Např. zápis = 60 znamená Šedesát čtvrťových not za jednu minutu, čímž je dán předpis tempa skladby.

8 Délka tónu Př. 2 Jak dlouho by měl trvat jeden takt tohoto úryvku?

9 Př. 2 řešení: Délka tónu Na začátku skladby je dáno, že za 1 minutu bude 120 čtvrťových not, tj. každá trvá 0,5 s. Je vidět, že se jedná o čtyřčtvrťový takt, takže t = 2 s.

10 Barva tónu Barva tónu nám slouží k rozeznávání různých zdrojů zvuku, ač vydávají jinak stejný tón. Např. jsme schopni podle řeči rozeznat nám známého člověka, i když ho nevidíme, nebo poslechem dokážeme rozeznávat různé hudební nástroje, přestože hrají tón o stejné frekvenci. Příčinou jsou současně vznikající tzv. vyšší harmonické frekvence.

11 Barva tónu Poslechněte si, jak se barevně liší tón a 1 zahraný na následující hudební nástroje: Zobcová Klasická Housle flétna kytara smyčcem

12 Barva tónu Př. 3 Vyzkoušejte si poznávání dalších hudebních nástrojů podle jejich zvuku v appletu na adrese: rchestra03.swf Pozn. Applet je sice v anglickém jazyce, avšak je doplněn obrázky hudebních nástrojů.

13 Hlasitost, hladina intenzity Hlasitost popisuje subjektivní vjem síly zvuku, vnímání zvuku však závisí nejen na jeho intenzitě, ale i na jeho frekvenci. Pro posouzení kvality sluchu se používá audiogram, ve kterém je zaznamenána citlivost obou uší v závislosti na frekvenci a hlasitosti. Podrobnější vysvětlení najděte v článku Jak číst audiogram.

14 Hlasitost, hladina intenzity Ve fyzice pro vyjádření síly zvuku nejčastěji používáme veličinu hladina intenzity zvuku L, jejíž základní jednotkou je bel = B, častěji se však používá decibel = db. Jednotka je pojmenována po vynálezci telefonu Alexandru Grahamu Bellovi ( ).

15 Hlasitost, hladina intenzity Zvýšení hladiny intenzity zvuku o 10 db znamená desetinásobné zvětšení jeho intenzity = 10 1 krát, zvýšení hladiny intenzity zvuku o 20 db odpovídá stonásobnému zvětšení jeho intenzity = 10 2 krát, obdobně to platí pro zeslabování zvuku. Schopnost slyšet se u lidského ucha udává od prahu slyšitelnosti (definujeme 0 db) po práh bolestivosti (asi 130 db).

16 Hlasitost, hladina intenzity Př. 4 Hladina intenzity zvuku startujícího letadla je asi 120 db a jedoucího vlaku asi 90 db. a) O kolik decibelů je zvuk jedoucího vlaku slabší než zvuk startujícího letadla? b) Kolikrát je intenzita zvuku jedoucího vlaku menší než intenzita zvuku startujícího letadla?

17 Př. 4 řešení: Hlasitost, hladina intenzity a) ΔL = 120 db 90 db = 30 db b) Intenzita zvuku jedoucího vlaku je asi 1000 x menší než intenzita zvuku startujícího letadla.

18 Hlasitost, hladina intenzity V hudbě vyjadřujeme sílu tónu pomocí těchto dynamických znamének hudebního názvosloví: pp = pianissimo = velmi slabě p = piano = slabě mf = mezzoforte = středně silně f = forte = silně ff = fortissimo = velmi silně de/crescendo = zeslabování/zesilování