Název projektu Číslo projektu Název školy Autor Název šablony Název DUMu Stupeň a typ vzdělávání Vzdělávací oblast Vzdělávací obor Tematický okruh Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ CZ.1.07/1.5.00/34.0748 Gymnázium Jana Pivečky a Střední odborná škola Slavičín RNDr. Jan Hrdý, Ph.D. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ITC VY_32_INOVACE_ G2_Fyzika_03_20 Gymnaziální vzdělávání Člověk a příroda Fyzika Fyzika Cílová skupina Anotace Vybavení, pomůcky Žák, 17-18 let Výukový materiál může sloužit jako podpora výkladu učitele a zejména jako interaktivní pomůcka při samostatné práci žáků ve škole i doma. Papír, psací a rýsovací potřeby (doma také PC) Datum 13.3.2013 Klíčová slova Frekvence a vlnová délka mechanického vlnění, popis zvukového vlnění, vymezení akustiky, základy hudební akustiky www.zlinskedumy.cz
ŠÍŘENÍ ZVUKU A AKUSTIKA
20. ŠÍŘENÍ ZVUKU A AKUSTIKA m Jako zvuk označujeme mechanické vlnění, které v uchu vyvolává sluchový vjem. Vlastnostmi zvuku a zákonitostmi jeho šíření se zabývá zvláštní obor fyziky zvaný akustika. Zdroje zvuku mohou být velmi rozmanité a různorodé: přírodní děje (bouřka, vítr, zemětřesení, sopečná činnost), stroje a zařízení vyrobená člověkem (stroje v továrnách, dopravní prostředky, multimediální zařízení, hudební nástroje) a živé organismy (lidský hlas, zvuky vydávané živočichy apod.). Pro všechny zdroje zvuku je charakteristické, že se jedná o kmitající tělesa nejrůznějších tvarů a velikostí.
19. 20. ŠŘENÍ ŠÍŘENÍ MECHANICKÉHO ZVUKU A AKUSTIKA VLNĚNÍ V PROSTORU m Průběh kmitání zdrojů zvuku bývá obvykle značně složitý a často i nepravidelný. Proto mají v akustice zvláštní postavení zdroje, které produkují zvukové vlny s jednoduchým harmonickým průběhem. Mezi takové zdroje zvuku patří ladička, která je tvořena dvěma rameny z masivního mosazného pásku tvaru U, který je ve své spodní části opatřen stopkou ze stejného materiálu. Tato stopka slouží k uchycení ladičky, obvykle na dřevěnou ozvučnou skříňku. Ladička se rozechvívá úderem gumového kladívka do některého ze svých dvou horních konců (ramen).
20. ŠÍŘENÍ ZVUKU A AKUSTIKA m Po rozechvění vznikají na harmonicky kmitající ladičce dva uzly a tři kmitny. Ramena ladičky kmitají tedy k sobě a od sebe a vytvářejí tak přímo zvukové vlnění šířící se do okolního prostoru, stopka ladičky kmitá zase nahoru a dolů (s podstatně menší amplitudou než ramena) a podílí se především na rozechvívání dřevěné ozvučné skříňky, která se potom stává významným zdrojem zvukových vln.
20. ŠÍŘENÍ ZVUKU A AKUSTIKA m Ladička v minulosti sloužila jako důležitý zdroj zvuku. Při ladění hudebních nástrojů se používaly ladičky s frekvencí 440 Hz (tzv. komorní a neboli a 1 ). V hudební akustice se výška tónu nejčastěji vyjadřuje relativní výškou tónu: tón o dvojnásobné frekvenci má relativní výšku 2. Takové dva tóny tvoří interval zvaný oktáva. Některé hudební nástroje (hudební nástroje s pevným laděním jako např. klavír) mají oktávu rovnoměrně rozdělenou na dvanáct tónů.
20. ŠÍŘENÍ ZVUKU A AKUSTIKA m Příklad: Je dána oktáva c 1 c 2. a) Vyjmenujte všech dvanáct stupňů (tónů) mezi oběma krajními tóny této oktávy: 2 x m c cis d dis e f fis g gis a ais h - c b) Popište algoritmus, který určuje výšku jednotlivých tónů v zadané oktávě: 1 x m Frekvence jednotlivých tónů tvoří geometrickou 12 posloupnost s qvocientem: q 2 1, 059463
20. ŠÍŘENÍ ZVUKU A AKUSTIKA m c) Vypočítejte absolutní výšku tónů c 1 a c 2, jestliže výška tónu a 1 je 440 Hz. 2 x m c a 1 1 12 9 12 2 440 Hz 440 Hz 512 1, 681793 261,626 Hz c a 2 1 2 440 Hz 8 440 Hz 1,189207 12 3 12 523,251 Hz 2 c 1
Literatura MECHLOVÁ, Erika a Karel KOŠŤÁL. Výkladový slovník fyziky pro základní vysokoškolský kurz. 1. vyd. Praha: Prometheus, 2001. ISBN 80-7196-151-5. SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. 4. uprav. vyd. Praha: Prometheus, 2006, 531 s. ISBN 80-719-6307-0. LEPIL, Oldřich. Fyzika pro gymnázia: Mechanické kmitání a vlnění. 3. vyd. Praha: Prometheus, 2001. ISBN 978-80-7196-216-8. LEPIL, Oldřich, Milan BEDNAŘÍK a Radmila HÝBLOVÁ. Fyzika pro střední školy II. 3. vyd. Praha: Prometheus, 1993. ISBN 978-80-7196-185-7. LEPIL, Oldřich. Malý lexikon fyziky. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1995. ISBN 80-85849-77-1.