Глава 2. § 37. Высота, тембр и громкость звука — с. 179
§ 37. Вопрос 1. С какой целью проводился опыт, изображённый на рисунке 125?
Какой был сделан по результатам этого опыта вывод?
Опыт (зубчатый диск вращают и касаются его зубьев картонной пластинкой) проводили, чтобы выяснить, от чего зависит высота звука. При увеличении скорости вращения диска пластинка колеблется чаще, и звук становится выше. Вывод: высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота колебаний источника, тем выше звук.
§ 37. Вопрос 2. От чего зависит высота звука?
Высота звука определяется частотой колебаний источника: чем больше частота, тем выше звук. У сложного звука высота определяется частотой его основного тона.
§ 37. Вопрос 3. Что называют чистым тоном; основным тоном; обертоном?
Чистый тон — звук источника, совершающего гармонические колебания определённой частоты (например, камертона).
Основной тон — звук самой низкой частоты (основной частоты) в сложном звуке.
Обертоны — все остальные тоны сложного звука; их частоты в целое число раз больше частоты основного тона.
Основной тон — звук самой низкой частоты (основной частоты) в сложном звуке.
Обертоны — все остальные тоны сложного звука; их частоты в целое число раз больше частоты основного тона.
§ 37. Вопрос 4. Чем определяется тембр звука?
Как изменится громкость звука, если уменьшить амплитуду колебаний его источника?
Тембр звука определяется совокупностью его обертонов (их числом, амплитудами, сдвигом фаз, частотами); по тембру мы отличаем звуки разных источников, даже если высота одинакова. Если уменьшить амплитуду колебаний источника, громкость звука уменьшится.
§ 37. Вопрос 5. Звук какой частоты — 500 Гц или 3000 Гц — человеческое ухо воспримет как более громкий при одинаковых амплитудах колебаний источников этих звуков?
Ухо наиболее чувствительно к звукам с частотами от 1000 до 5000 Гц. Поэтому звук частотой 3000 Гц будет воспринят как более громкий, чем звук частотой 500 Гц.
§ 37. Вопрос 6. От чего зависит громкость звука?
Громкость звука зависит от амплитуды колебаний источника: чем больше амплитуда, тем громче звук. Она зависит также от частоты звука (чувствительность уха к разным частотам различна), от длительности звука и от индивидуальных особенностей слушателя.
§ 37. Вопрос 7. Как отражается на здоровье человека систематическое воздействие громких звуков?
Систематическое воздействие громких звуков, особенно шумов, неблагоприятно сказывается на здоровье: появляются повышенная нервная возбудимость, быстрая утомляемость, повышается артериальное давление (шумовая болезнь). Поэтому в больших городах принимают меры по уменьшению шума.
§ 37. Вопрос для обсуждения.
1. Как на опыте удостовериться в том, что из двух камертонов более высокий звук издаёт тот, у которого больше собственная частота?
(Частоты на камертонах не указаны.)
Нужно сравнить частоты колебаний камертонов. Один из способов: записать колебания обоих камертонов, как на рисунке 123 (остриё на ветви чертит след на движущейся пластинке). Пластинку двигать с одной и той же скоростью. У камертона с большей частотой на одной и той же длине следа уместится больше волн. Затем по очереди заставить камертоны звучать и убедиться на слух, что звучание того камертона, у которого волн на следе больше (частота больше), выше.
§ 37. Вопрос для обсуждения.
2. Известно, что чем туже натянута струна на гитаре, тем более высокий звук она издаёт. Как изменится высота звучания струны при значительном повышении температуры окружающего воздуха?
Ответ поясните.
Высота звучания понизится. При нагревании струна удлиняется (расширяется), а закреплена она на гитаре в двух точках, поэтому натяжение струны уменьшается (она провисает). Чем слабее натянута струна, тем меньше частота её колебаний, а значит, ниже звук.
Оговорка: по условию «чем туже натянута, тем выше звук», вывод о понижении следует из уменьшения натяжения при тепловом расширении струны.
Оговорка: по условию «чем туже натянута, тем выше звук», вывод о понижении следует из уменьшения натяжения при тепловом расширении струны.