Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Дыбыс және музыкалық аспаптардағы резонанс құбылыстары, дыбыстың механикалық резонансы, соның ішінде музыкалық аспаптар.
Resonance phenomena in sound and musical devices
mechanical resonance of sound including musical instruments
Акустикалық резонанс – акустикалық жүйенің өзінің табиғи тербеліс жиіліктерінің (резонанс жиіліктерінің) бірімен сәйкес келетін дыбыс толқындарын күшейту құбылысы. "Акустикалық резонанс" термині кейде механикалық резонансты адам есту жиіліктерімен шектеу үшін қолданылады, бірақ акустика материядағы тербеліс толқындары туралы жалпы ұғымдармен анықталғандықтан, акустикалық резонанс адам есту шегінен тыс жиіліктерде де пайда болуы мүмкін. Акустикалық резонанс объектісі әдетте бірнеше резонанс жиіліктеріне ие болады, әсіресе ең күшті резонанстың гармоникаларында. Ол осы жиіліктерде оңай тербеледі, ал басқа жиіліктерде тербелісі әлсіз болады. Ол күрделі қоздырудан, мысалы, импульстан немесе кең жолақты шудан өзінің резонанс жиілігін "таңдайды". Нәтижесінде, ол өзінің резонансынан басқа барлық жиіліктерді сүзіп тастайды. Акустикалық резонанс – аспап жасаушылар үшін маңызды фактор, өйткені көптеген акустикалық аспаптар резонаторларды қолданады, мысалы, скрипканың ішегі мен корпусы, флейтадағы түтік ұзындығы және барабан мембранасының пішіні. Акустикалық резонанс есту үшін де маңызды. Мысалы, ішкі құлақтың кохлеясындағы базальды мембрана деп аталатын қатаң құрылымдық элементтің резонансы, мембранадағы шашты жасушаларға дыбысты анықтауға мүмкіндік береді. (Сүтқоректілерде мембрананың бойымен жиіліктерге қарай өзгеретін резонанстар болады, сондықтан жоғары жиіліктер бір жағына, ал төменгі жиіліктер екінші жағына шоғырланады.) Механикалық резонанс сияқты, акустикалық резонанс та тербеліс механизмінің күйреуіне әкелуі мүмкін. Классикалық мысал – әйнекті оның резонанс жиілігінде дыбыспен сындыру.
Acoustic resonance is a phenomenon in which an acoustic system amplifies sound waves whose frequency matches one of its own natural frequencies of vibration (its resonance frequencies). The term "acoustic resonance" is sometimes used to narrow mechanical resonance to the frequency range of human hearing, but since acoustics is defined in general terms concerning vibrational waves in matter, acoustic resonance can occur at frequencies outside the range of human hearing. An acoustically resonant object usually has more than one resonance frequency, especially at harmonics of the strongest resonance. It will easily vibrate at those frequencies, and vibrate less strongly at other frequencies. It will "pick out" its resonance frequency from a complex excitation, such as an impulse or a wideband noise excitation. In effect, it is filtering out all frequencies other than its resonance. Acoustic resonance is an important consideration for instrument builders, as most acoustic instruments use resonators, such as the strings and body of a violin, the length of tube in a flute, and the shape of a drum membrane. Acoustic resonance is also important for hearing. For example, resonance of a stiff structural element, called the basilar membrane within the cochlea of the inner ear allows hair cells on the membrane to detect sound. (For mammals the membrane has tapering resonances across its length so that high frequencies are concentrated on one end and low frequencies on the other.) Like mechanical resonance, acoustic resonance can result in catastrophic failure of the vibrator. The classic example of this is breaking a wine glass with sound at the precise resonant frequency of the glass.
Музыкалық аспаптардағы сымдық резонанс
Сымы бар аспаптарда сымдық резонанс пайда болады. Сымдардың өзі немесе сымдардың бөліктері, басқа сымдар тартылғанда, негізгі немесе гармоникалық жиіліктерде резонансқа түсуі мүмкін. Мысалы, 440 Гц жиілігіндегі А сымы, 330 Гц жиілігіндегі Е сымын резонансқа келтіреді, себебі олардың ортақ гармоникасы 1320 Гц-қа тең (А сымының 3-ші гармоникасы және Е сымының 4-ші гармоникасы).
String resonance occurs on string instruments. Strings or parts of strings may resonate at their fundamental or overtone frequencies when other strings are sounded. For example, an A string at 440 Hz will cause an E string at 330 Hz to resonate, because they share an overtone of 1320 Hz (3rd overtone of A and 4th overtone of E).
Ауа түтігінің резонансы
Ауа түтігінің резонансы түтіктің ұзындығына, пішініне және оның жабық немесе ашық ұштарына байланысты. Көптеген музыкалық аспаптар конус немесе цилиндр пішіндес түтіктерге ұқсайды (борольді қараңыз). Бір жағынан жабық, екінші жағынан ашық құбыр "жабық" деп аталады, ал екі жағы да ашық құбыр "ашық" деп аталады. Қазіргі оркестрлік флейталар ашық цилиндрлі құбырлар сияқты, кларнеттер жабық цилиндрлі құбырлар сияқты, ал саксофондар, гобойлар және фаготтар жабық конустық құбырлар сияқты әрекет етеді. Көптеген қазіргі кездегі ерінмен тартқыш аспаптар (мысық аспаптар) акустикалық тұрғыдан жабық конустық құбырларға ұқсас, бірақ кейбір ерекшеліктері бар (педальдік және жалған дыбыстарды қараңыз). Ішектер сияқты, идеалды цилиндрлі немесе конустық құбырлардағы тербелісті ауа бағаналары да гармоникалық резонансқа ие, бірақ арасында кейбір айырмашылықтар бар.
The resonance of a tube of air is related to the length of the tube, its shape, and whether it has closed or open ends. Many musical instruments resemble tubes that are conical or cylindrical (see bore). A pipe that is closed at one end and open at the other is said to be stopped or closed while an open pipe is open at both ends. Modern orchestral flutes behave as open cylindrical pipes; clarinets behave as closed cylindrical pipes; and saxophones, oboes, and bassoons as closed conical pipes,
while most modern lip reed instruments (brass instruments) are acoustically similar to closed conical pipes with some deviations (see pedal tones and false tones). Like strings, vibrating air columns in ideal cylindrical or conical pipes also have resonances at harmonics, although there are some differences.
Баллондар
Кез келген цилиндр бірнеше жиілікте резонансқа түсіп, бірнеше музыкалық дыбыс шығарады. Ең төменгі жиілік негізгі жиілік немесе бірінші гармония деп аталады. Музыкалық аспап ретінде қолданылатын цилиндрлер әдетте ашық болады, екі басындай флейтада немесе бір басындай кейбір орган құбырларында. Дегенмен, екі басы да жабық цилиндрді де Рубенс түтігі сияқты дыбыс толқындарын жасау немесе көруге бейімдеу үшін қолдануға болады. Цилиндрдің резонанс қасиеттерін түсіну үшін ауадағы дыбыс толқынының қалай өтетінін қарастыру қажет. Дыбыс бойлық қысым толқыны ретінде тарайды, бұл ауа молекулаларын қозғалыс бағыты бойынша алға-артқа жылжытады. Түтік ішінде тұрған толқын пайда болады, оның толқын ұзындығы түтіктің ұзындығына байланысты. Түтіктің жабық жағында ауа молекулалары көп жылжымайды, сондықтан түтіктің бұл жағы тұрған толқынның орын ауыстыру түйіні болып табылады. Түтіктің ашық жағында ауа молекулалары еркін қозғалып, орын ауыстыру антинодын құрайды. Орын ауыстыру түйіндері қысым антинодтарымен және керісінше алмасады.
Any cylinder resonates at multiple frequencies, producing multiple musical pitches. The lowest frequency is called the fundamental frequency or the first harmonic. Cylinders used as musical instruments are generally open, either at both ends, like a flute, or at one end, like some organ pipes. However, a cylinder closed at both ends can also be used to create or visualize sound waves, as in a Rubens Tube. The resonance properties of a cylinder may be understood by considering the behavior of a sound wave in air. Sound travels as a longitudinal compression wave, causing air molecules to move back and forth along the direction of travel. Within a tube, a standing wave is formed, whose wavelength depends on the length of the tube. At the closed end of the tube, air molecules cannot move much, so this end of the tube is a displacement node in the standing wave. At the open end of the tube, air molecules can move freely, producing a displacement antinode. Displacement nodes are pressure antinodes and vice versa.
Резонанстық дыбыс арқылы шыныны бұзу
Бұл – резонанстың классикалық мысалы. Шынының өзіне тән резонансы болады, яғни шыны оңай қозғалатын жиілік. Сондықтан шыныны осы жиіліктегі дыбыс толқынымен қозғау қажет. Дыбыс толқынының күші шыныны тербелту үшін жеткілікті болса, тербеліс амплитудасы сонша үлкейеді ki шыны сынып кетеді. Ғылыми демонстрация үшін мұны сенімді түрде орындау үшін шыныны және динамикті мұқият таңдап, жаттығу жасау керек.
This is a classic demonstration of resonance. A glass has a natural resonance, a frequency at which the glass will vibrate easily. Therefore the glass needs to be moved by the sound wave at that frequency. If the force from the sound wave making the glass vibrate is big enough, the size of the vibration will become so large that the glass fractures. To do it reliably for a science demonstration requires practice and careful choice of the glass and loudspeaker.
Музыкалық композитор
Бірнеше композиторлар шығармаларының тақырыбы ретінде резонансты пайдалана бастады. Алвин Люсье көптеген шығармаларында үлкен және кіші заттардың резонансын зерттеу үшін акустикалық аспаптар мен синустық толқын генераторларын қолданды. Тамтам немесе басқа да соққы аспаптарының үрленген крещендосы мен диминуэндосының күрделі гармониясыз бөліктері Джеймс Теннидің "Коан: Перкуссияға ешқашан нота жазбаған" шығармасында бөлме резонанстарымен өзара әрекеттеседі. Паулин Оливерос пен Стюарт Демпстер Форт-Вордендегі цистерна сияқты үлкен дыбысқалдық кеңістіктерде жиі ойнайды, оның реверберациясы 45 секундтық сөнуге ие. Мальмё музыка академиясының композиция профессоры және композитор Кент Олофссонның "Терпсихорд, перкуссия және жазбадағы дыбыстарға арналған шығарма", акустикалық аспаптардың резонанстарын жазбадағы электронды дыбыстарға дыбыстық көпірлер құру үшін пайдаланады, олар өз кезегінде резонанстарды ұзартады және оларды жаңа дыбыстық қимылдарға өзгертеді.
Several composers have begun to make resonance the subject of compositions. Alvin Lucier has used acoustic instruments and sine wave generators to explore the resonance of objects large and small in many of his compositions. The complex inharmonic partials of a swell shaped crescendo and decrescendo on a tamtam or other percussion instrument interact with room resonances in James Tenney's Koan: Having Never Written A Note For Percussion. Pauline Oliveros and Stuart Dempster regularly perform in large reverberant spaces such as the cistern at Fort Worden, WA, which has a reverb with a 45 second decay. Malmö Academy of Music composition professor and composer Kent Olofsson's "Terpsichord, a piece for percussion and pre recorded sounds, [uses] the resonances from the acoustic instruments [to] form sonic bridges to the pre recorded electronic sounds, that, in turn, prolong the resonances, re shaping them into new sonic gestures."