Що стосується музичних звуків

0 Comments

Акустика

Аку́стика (фр. acoustique , від дав.-гр. ἀϰουστιϰός — такий, що стосується слуху) — багатозначний термін: 1) Вчення про звук, тобто пружні коливання та хвилі у газах, рідинах і твердих тілах, які сприймає людське вухо (частоти у межах від 16 Гц до 20 кГц). 2) Галузь фізики, що досліджує властивості пружних коливань і хвиль від найнижчих частот (умовно від 0 Гц) до гранично високих частот (10 12 –10 13 Гц), їхню залежність від речовин, розроблює шляхи застосування одержаних знань для розв’язання численних інженерних проблем. 3) Система звуковідтворювальної апаратури.

Зміст

Історія акустики

Формування акустики розпочалося в дописемні часи. Розуміння того, що коли бити предмет об предмет, виникає звук і коливання тіл, є одним із найдавніших елементів наукової картини світу. Важливий етап у розвитку акустики — виникнення музики. Вивчення музичних звуків у 6 ст. до н. е. розпочав грецький філософ Піфагор. У його школі було встановлено кількісні співвідношення між частотами приємних для слуху звуків. Результати включено у загально-філософські схеми гармонії.

Античні вчені також вивчали сприйняття музики слухачами. Аристотель витлумачив процес поширення звуку як передавання стану стиснення-розтягу від однієї частинки повітря до іншої. Також він осмислював природу людського голосу. Однак висловив хибне твердження про те, що високочастотні звуки поширюються швидше, ніж низькочастотні.

На початку нашої ери активно вивчалися такі акустичні явища, як інтерференція, відбиття звуку, луна. Відповідні знання використано в будівництві античних театрів.

Формування сучасних уявлень про особливості коливальних процесів розпочалося з праць Галілея. Він вивчав зв’язок між фізичними і геометричними параметрами струн та характеристиками звуків, що виникають під час коливання струн. Галілей виявив явище ізохронізму (незалежність періоду коливань маятника від амплітуди). Однак помилився, вважаючи, що це явище актуальне за будь-яких значень амплітуд. Галілей також спостерігав явище резонансу.

У кінці 16 — на початку 17 ст. зростає інтерес до питання коливання струн. Ж. Совер (Франція) простежив зв’язок між частотою і висотою тону. Саме він увів 1701 термін акустика, а також терміни вузлові точки та гармонійні тони. Наступний етап у розвитку акустики розпочався із виходом фундаментальної праці «Математичні початки натуральної філософії» (1687) І. Ньютона.

Поштовхом до розвитку математичних методів в акустиці, використання математичного моделювання на основі точно визначених фізичних понять стала так звана «дискусія про струну», в якій взяли участь Д. Бернуллі (Швейцарія), Ж. Л. Д’Аламбер (Франція), Л. Ейлер, Ж.-Л. Лагранж. Обговорювали два розв’язання хвильового рівняння для струни — Ж. Л. Д’Аламбера (біжучі хвилі) та Д. Бернуллі (суперпозиція стоячих хвиль). Л. Ейлер заперечував можливість представити будь-яку функцію як низку тригонометричних функцій. Дискусію почасти спричинило те, що її учасники не знали техніки обчислення коефіцієнтів розкладу. Розв’язання Д. Бернуллі згодом обґрунтував Фур’є.

Наприкінці 18 ст. експериментатор Е. Хладні (Німеччина) опублікував першу монографію з акустики, що стала етапним підсумком розвитку цієї науки. У 19 ст. таке значення мало двотомне видання «Теорія звуку» (1877–1878) лорда Релея.

Дослідження хвильових та коливальних процесів

Побудова математичних моделей для дослідження хвильових та коливальних процесів у газах, рідинах і твердих деформованих тілах здійснюється за традиційною у фізиці схемою. Насамперед формують модель середовища, в якому планують вивчати акустичні процеси; уточнюють систему параметрів, які окреслюють стан цього модельованого середовища. При цьому часто використовують модель ідеальної стисливої рідини. У такій моделі зміна стану середовища, в якому поширюється збурення, описується трьома фізичними величинами:

а) тиском p (x, y, z, t);

б) вектором швидкості частинок середовища — (x, y, z, t);

в) функцією , яка характеризує зміну густини середовища під час проходження хвилі. Тут ρ0 — початкова густина незбуреного середовища. Другою фізичною характеристикою середовища є об’ємний модуль пружності χ. Після введення цієї величини можна записати рівняння стану для ідеальної рідини у вигляді ρ = χ s . Це найпростіше рівняння, що пов’язує значення тиску та зміни густини середовища. Значення цієї характеристики χ залежить від характеру процесу деформації. Тому у фізиці розрізняють модулі пружності для адіабатичного та ізотермічного процесів. Для повітря адіабатичний модуль у 1,4 раза більший, ніж ізотермічний. Це рівняння називають хвильовим рівнянням і часто записують в одній із двох форм: відносно функції потенціалу швидкості φ (x, y, z, t) або відносно функції тиску p (x, y, z, t). В інваріантній формі рівняння має вигляд:

Тут Δ — диференційний оператор, відомий як оператор Лапласа. Потенціал величини швидкості частинок середовища та тиску обчислюються за формулами:

У багатьох випадках для вирішення прикладних завдань використовують модель ідеальної неоднорідної рідини, коли незбурена густина та модуль об’ємної пружності вважаються функціями координат. Саме таку модель потрібно використовувати для вивчення акустичних явищ в океані.

Описуючи хвильові процеси в твердих деформованих тілах, часто вдаються до моделі ідеального пружного тіла. У таких тілах у разі поширення збурень виникають не лише деформації розтягу-стиску, як в ідеальній рідині, а й зміни форми. Тож у пружному тілі можуть поширюватися поздовжні та поперечні хвилі. Їхні назви зумовлені тим, що у випадку пласкої хвилі для хвиль першого типу вектор швидкості частинок середовища паралельний до напрямку поширення хвилі; для хвиль другого типу — перпендикулярний. Швидкості поширення поздовжніх і поперечних хвиль суттєво відрізняються.

Фізичні властивості ідеально пружного тіла визначаються трьома величинами:

б) модулем пружності (модулем Юнга) E;

в) коефіцієнтом Пуасона v. Часто замість модуля пружності та коефіцієнта Пуасона використовують дві інші величини — коефіцієнти Ляме λ, μ, що виражаються через модуль пружності і коефіцієнт Пуасона співвідношеннями

Напружений стан пружного тіла характеризується тензором напружень. Деформації елементарного обсягу описують тензором деформацій. Рівняння стану ідеально пружного тіла задається законом Гука, який встановлює зв’язок між компонентами тензорів напружень і деформацій. Зважаючи на цей закон, записують співвідношення другого закону Ньютона для елементарного об’єму пружного тіла. При використанні диференційних операторів градієнта, ротора та дивергенції це співвідношення набуває вигляду:

Важливу роль у створенні джерел звуку в гідроакустичних приладах, пристроях неруйнівного контролю, акустичних сенсорах, в ультразвуковій техніці відіграють матеріали, які проявляють п’єзоефект. Нині створюють пристрої, що перетворюють електричні коливання в механічні (зворотний п’єзоефект) або, за механічних деформацій, генерують електричні заряди.

Література

  1. Кайно Г. Акустические волны. Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов / Пер. с англ. Москва, 1990.
  2. Красильников В. А. Введение в акустику. Москва, 1992.
  3. Грінченко В. Т., Вовк І. В., Маципура В. Т. Основи акустики. Київ, 2007.

Автор ВУЕ

Що таке музика? Роль музики в житті людини

Музика – це мистецтво, засобом якого є звук і тиша. Напевно, будь-яка людина в своєму житті чула хоч раз журчання струмочка в лісі. Чи не нагадує воно вам мелодійну музику? А шум весняного дощу по даху – хіба це не схоже на мелодію? Саме тоді, коли людина почала навколо себе помічати подібні деталі, він усвідомив, що її всюди оточує музика. Це мистецтво звуків, що створюють разом унікальну гармонію. І людина стала вчитися у природи. Однак для того, щоб створити гармонійну мелодію, недостатньо було простого розуміння того, що музика – це мистецтво. Чогось не вистачало, і люди стали експериментувати, шукати засоби передачі звуків, самовиражатися.

  • Як з ‘явилася музика?
  • Як музика впливає на наш настрій?
  • Музична фармакологія
  • Чим пояснюються різні музичні уподобання у різних людей?
  • Музичні стилі
  • Класична музика
  • Рок-музика
  • Хорова музика
  • Духовна музика
  • Камерна та оркестрова музика
  • Характеристика музики звучання і побудови
  • Динаміка і ритм у музиці
  • Лад
  • Мінусівка

Як з ‘явилася музика?

Чоловік з часом навчився через пісню висловлювати свої емоції. Пісня, таким чином, була першою музикою, створеною самою людиною. Йому захотілося вперше за допомогою мелодії розповісти про любов, це чудове почуття. Перші пісні були складені саме про неї. Потім, коли прийшло горе, чоловік задумав виконати пісню і про нього, висловити і показати в ній свої почуття. Так виникли панахиди, похоронні пісні, церковні піснеспіви.

Для підтримки ритму з часу розвитку танцю з ‘явилася виконана тілом самої людини музика – клацання пальцями, бавовни в долоні, удари в бубен або в барабан. Саме барабан і бубен – перші музичні інструменти. Людина з їх допомогою навчилася виробляти звук. Ці інструменти є настільки стародавніми, що їх появу важко відстежити, оскільки їх можна знайти у всіх народів. Музика сьогодні фіксується за допомогою нот, а реалізується вона в процесі виконання.

Як музика впливає на наш настрій?

Що таке музика для людини? Вона є видом мистецтва, за допомогою якого можна передавати почуття і настрої. Головними виразними засобами та елементами її є: темп, метр, ритм, мелодія, інструментовка, гармонія, тембр, динаміка та інші. Музика має властивість впливати на наш настрій.

Існує в психіатрії особливий відділ музикотерапії. За допомогою неї можна впливати навіть на здоров ‘я людини. Музика частково, а часом і повністю, передає слухачам настрій виконавця. Її потрібно вибирати, оскільки існує позитивна музика, а буває і містить в собі багато агресії. Музика також має властивість загострювати духовне сприйняття навколишнього світу. Вона здатна очищати наш розум, також може наповнювати люттю, тривогою, дурістю. Музика здатна при живому виконанні викликати радість, спокій, легкість, роздратування, нудьгу, депресію. Вона має найбільший вплив на нас, якщо написана була наживо, а не під фонограму.

Музика впливає благотворно на кору головного мозку. Вона може допомогти нам впоратися зі стресом і депресією, зняти нервове напруження, розслабитися. Як вважають вчені, найбільшу користь людям може принести класична і народна музика.

Музична фармакологія

Сьогодні застосування музичних композицій для лікування стає все більш популярним. Багато хто чув про те, що таке музика Рейки, а деякі навіть використовують ці зціляючі мелодії на практиці для лікування різних захворювань. Крім того, існує цілий напрямок в медицині, званий музичною фармакологією. Його суть полягає в тому, що можна вилікувати різні хвороби, просто слухаючи певні мелодії. Широко поширена в цій сфері класична музика.

Чим пояснюються різні музичні уподобання у різних людей?

Чому ж кожен з нас має власні музичні уподобання? Виявляється, ритмами головного мозку визначається смак у музиці. А вони є суто індивідуальними. Коли ми чуємо музику, що відповідає саме нашим ритмам, вона нам подобається. У кого вони учащенные, той віддає перевагу композиції поенергічніше, у кого ритми спокійні – ті вибирають розслабляючі, повільні мелодії. Втім, у людей спостерігається з віком уповільнення ритмів, що викликає в більшості літніх людей бажання слухати саме спокійну музику.

Музичні стилі

Музичний стиль являє собою сукупність різних елементів, прийомів, засобів вираження, яка втілює собою певний ідейний напрямок у музичній творчості. На даний момент є безліч стилів. Однак ми зупинимося на декількох: рок-музика, класична, духовна і хорова.

Класична музика

Що таке музика класична? Можна навести кілька визначень. По-перше, вона пройшла випробування часом. Це музика минулого, що має і сьогодні свою аудиторію. Наприклад, у свій час вальси Штрауса вважалися розважальною музикою. Сьогодні ми відносимо ці композиції до класики. По-друге, класичною музикою з історичної точки зору є західна середини 18 – початку 19 століття. Як приклад можна навести творчість Баха, Вівальді, Гайдна, Моцарта, Бетховена тощо.

По-третє, класикою вважається також музика академічна, створена за особливими канонами європейської музики 17-19 століть. Вона успадковує жанри зазначеної епохи. Приклади: соната, опера, симфонія.

Рок-музика

Розгляньмо тепер, що таке музика в стилі “” рок “”. Цей стиль – загальна назва для різних напрямків популярної музики. Можна сказати, що її особливостями є драйв, енергія ритмів, ускладнена структура і ритм. Популярними інструментами в рок-музиці є барабани і електрогітара. Вона вважається музикою для молодих. Можна навести такі приклади рок-стилів: джаз-рок, прогресивний рок, панк-рок, хард-рок, класичний рок, психоделічний рок, гаражний рок, фолк-рок, рокабіллі, рок-н-рол тощо.

Хорова музика

Відповімо тепер на питання про те, що таке музика хорова. Вона призначена для виконання в хорі. Така музика буває професійною і народною. Виконання її залежить насамперед від співочих особливостей, якими володіють члени хору. Хорова музика в чистому вигляді представлена у вигляді співу a capella, тобто багатоголосного, без музичного супроводу. Призначена така музика для широкого кола слухачів. У минулому вона служила засобом ідеологічної та політичної боротьби, та й сьогодні справляє на людей великий вплив.

Духовна музика

Тепер скажемо кілька слів про те, що таке музика духовна. Вона має релігійний характер, виконується в храмі під час служби, а також у побуті віруючими людьми. Духовна музика у вузькому сенсі – християнська церковна.

Прийнято сьогодні всю музику ділити на духовну і світську. Основна область, в якій використовується духовна – культова (музика буддистського ритуалу є найдавнішою з збережених сьогодні). Розвиток музичної педагогіки, теорії нотного письма в європейському варіанті пов ‘язаний з європейською культовою музикою, яку називають зазвичай церковною. Музичні тексти в ній мають велике значення. Вони будуються або за канонами, або у вільній формі пишуться, ґрунтуючись на священних книгах. Хор Григоріанських ченців – приклад духовної музики.

Камерна та оркестрова музика

Багато з вас чули поняття “” камерна музика “”. Що це таке, знають далеко не всі. Тому це поняття вимагає пояснення. Скажімо пару слів про те, що це таке і чим вона відрізняється від оркестрової. Камерна музика виконується невеликим музичним колективом вокалістів та/або інструменталістів. Кожну партію при виконанні твору грає зазвичай лише один інструмент (голос). На відміну від камерної, в оркестровій музиці є групи інструментів, які грають в унісон.

Колектив, який виконує камерну музику, іменується камерним ансамблем. До нього, як правило, входять від 2 до 10 осіб, іноді більше. Існує також камерний оркестр – це скорочений склад струнного оркестру (близько 15-20 осіб), до якого додається іноді кілька духових інструментів.

Характеристика музики звучання і побудови

Також музику можна охарактеризувати за звучанням і побудовою. Одна звучить більш динамічно, інша – спокійно. Музика може мати чіткий гармонійний ритмічний малюнок, а може мати рваний ритм. Безліч елементів визначає загальне звучання різних композицій. Розглянемо чотири терміни, якими цікавляться найбільш часто: лад, динаміка, мінусовка і ритм.

Динаміка і ритм у музиці

Динаміка в музиці – нотні поняття і позначення, пов ‘язані з гучністю її звучання. Відносяться до динаміки різкі і поступові зміни в музиці, гучність, акцент і кілька інших термінів.

Ритм – це співвідношення довготи нот (або звуків) у їхній послідовності. Він побудований на тому, що деякі ноти звучать дещо довше, ніж інші. Всі вони об ‘єднуються разом у музичному потоці. Ритмічні варіації народжують співвідношення тривалості звуків. Об ‘єднуючись, ці варіації утворюють ритмічний малюнок.

Лад

Лад як поняття в музиці має безліч визначень. Він займає в гармонії центральне місце. Наведемо кілька визначень ладу.

Ю.Д. Енгель вважає, що це схема побудови деякого звукового ряду. Б.В. Асаф ‘єв – що це організація тонів у їх взаємодії. І.В. Способін вказував на те, що лад – система зв ‘язків звуків, об’ єднана деяким тонічним центром – одним звуком або співзвучністю.

Музичний лад по-своєму визначали різні дослідники. Однак ясно одне – завдяки йому гармонійно звучить музичний твір.

Мінусівка

Розглянемо наступне поняття – мінусовка. Його неодмінно слід розкрити, говорячи про те, що таке музика. Визначення мінусовки наступне – це композиція, з якої був видалений вокал, або ж у ній відсутнє звучання деякого музичного інструменту. Одна або кілька партій інструментів і/або вокалу відсутня в мінусовці, яка/які до зміни композиції була присутня (і) в початковому варіанті. Найпоширеніша форма її – видалення з пісні слів так, що музика звучить одна, без тексту.

У цій статті ми розповіли вам, що таке музика. Визначення цього чудового виду мистецтва було представлено лише коротко. Звичайно, тим, кому вона цікава на глибокому, професійному рівні, має сенс вивчити її теорію і практику, закони і основи. Наша стаття відповідає лише на деякі запитання. Музика – це мистецтво, вивчати яке можна дуже довго.