Вибрирачки жици и воздушни колони во Physik Schülerlexikon Lernhelfer
Голем број музички инструменти произведуваат звук со тоа што жиците или воздушните колони вибрираат. Примери за жични инструменти се гитари, виолини, виоли, пијана или харфи. Вибрирачки воздушни колони може да се најдат на пр. Б. со органи, кларинети, саксофони, труби или тромбони.
Фреквенцијата на вибрациите, а со тоа и висината на звукот што произлегува е меѓу другите. зависи од должината на жиците или колоните за воздух.
Голем број музички инструменти произведуваат звук преку вибрирачки жици или колони од воздух. Примери за жични инструменти се гитари, виолини, виоли, пијана или харфи. Вибрирачки воздушни колони може да се најдат на пр. Б. со органи, кларинети, саксофони, труби или тромбони.
Вибрирачки жици
Со помош на вибрирачки жици, звукот се генерира во гитари и во многу други инструменти. Инструментите обично имаат неколку жици за да можат да создадат различни високи тонови на поволен начин. Значи z. Б. гитара (слика 2) над 6 жици, секоја од жиците вибрира на одредена фреквенција ако гитарата е наместена правилно и засегнатите жици не се скратени. Виолината има 4 жици, пијано има толку жици колку што има клучеви.
За вибрирачките жици, општо правило е дека фреквенцијата на нивните вибрации е поголема, а добиените тонови се повисоки,
- толку е поголема силата со која е затегната низата,
- колку е пократок,
- толку е помала нивната површина на пресек и
- толку е помала густината на супстанцијата од која е направена.
Равенката за фреквенцијата f на вибрирачка низа е:
f = 1 2 l F ρ ⋅ A l должина на низата F затегнатост сила ρ густина на материјалот жицата е изработена од пресечна површина на низата
Stиците се стимулираат да вибрираат со кубење, удирање или поклонување. Да се користи инструмент, на пр. Б. за да наместите гитара или пијано, ја менувате напнатоста на предметната жица.
Ако сакате да произведувате ноти со различна висина на инструментот, или користите различни жици (пример: пијано) или ја скратувате ефективната должина на жицата со рака (примери: гитара, виолина).
Вибрирачки колони на воздухот
Со труби, тромбони, флејти или органи, звукот е предизвикан од вибрирачки колони на воздухот. Фреквенцијата на добиениот звук зависи од должината на воздушната колона и од тоа дали воздушната колона вибрира во цевка што е отворена од едната или од двете страни.
Општо правило за вибрирачки воздушни колони е дека колку е пократка воздушната колона, толку е поголема фреквенцијата на осцилацијата и со тоа е поголем тонот.
Ако вибрирачката колона на воздухот е во цевка затворена од едната страна, ова се нарекува затворена цевка или затворена цевка, тогаш на фреквенцијата f се применува следново:
f = c 4 l c брзина на звук l должина на колоната за воздух
Должината на воздушната колона за основниот тон е четвртина од брановата должина на звучните бранови.
Ако има вибрирачка колона воздух во цевка што е отворена од двете страни, таквиот аранжман се нарекува отворена цевка, тогаш за фреквенцијата f важи следново:
f = c 2 l c брзина на звук l должина на колоната за воздух
Должината на воздушната колона за основниот тон е половина од брановата должина на звучните бранови. Ова значи: Ако затворена и отворена цевка имаат еднаква должина, нивните фреквенции се како 1: 2.
Можете да го намалите чекорот на отворена цевка со зголемување на должината - најдолгите цевки на органите произведуваат најниски ноти. Чекорот на отворена цевка исто така може да се намали со делумно покривање на горниот отвор на цевката. Ова е техника што се користи при прилагодување на цевки на органите.
Одредување на брзината на звукот
Брзината на звукот во воздухот може да се одреди со помош на равенката v = s/t со мерење на растојанието што звукот го поминува во одредено време.
Друга можност е да се направи колона на воздухот да вибрира. Наместо генератор на тонска фреквенција со звучник, вилушка за подесување може да се користи и за возбуда. Важно е само да се знае фреквенцијата со која воздушната колона е возбудена да вибрира. Изворот на звук мора да биде поставен директно над горниот дел на цевката.
Стаклената цевка, која е отворена од двете страни, е во вода. Должината на колоната на воздухот што вибрира може да се промени со подигање или спуштање на цевката. Аранжманот одговара на онаа на затворена цевка.
Звукот што се емитува од изворот на звук ја погодува површината на водата и се рефлектира таму. Постојан бран се формира на одредена должина на воздушната колона. Потоа има антинода на горниот дел од цевката. Во наведените случаи, тонот што го слушате е особено гласен. Ова е точно случај кога колоната за воздух има должина од
1 4 λ, 3 4 λ, 5 4 λ, итн. (општо: l = 2 n + 1 4 λ) .
Брановата должина може да се одреди од две мерења. Ако ја знаете брановата должина и фреквенцијата на возбудата, можете да ја пресметате брзината на звукот во воздухот со равенката v = λ ⋅ f. Ако користите z. Б. звучен извор со фреквенција од 1000 Hz, потоа должината на воздушната колона на 1-ви максимум 8,0 см и на 2-ри максимум 25,5 см. Следствено, тоа е половина од брановата должина
25,5 см - 8,0 см = 17,5 см
а со тоа и брановата должина 35,0 см. Ова резултира со брзина на звукот во воздухот:
v = λ ⋅ f v = 0,35 m ⋅ 1.000 Hz v = 350 m s