Dźwięk. Co to jest dźwięk, fale dźwiękowe, cechy dźwięku

Co to jest dźwięk?
Dźwięk jest to fala akustyczna, która rozchodzi się w danym ośrodku ( takim jak; ciało stałe, płyn i gaz) zdolna wytworzyć wrażenie słuchowe, które dla człowieka zawarte jest w paśmie między częstotliwościami granicznymi od ok. 16 Hz do 20 kHz.

Drgania cząsteczek (jako dźwięk), mogą rozchodzić się tylko w ośrodku sprężystym. Wynika z tego, że mamy do czynienia z ruchem falowym, charakteryzuje się tym, iż cząsteczka pobudzona przekazuje energię cząstce sąsiedniej, a sama drga wokół własnej osi. Mamy trzy ośrodki sprężystości: gazowy, ciekły oraz stały.
W potocznym znaczeniu dźwięk to każde rozpoznawalne przez człowieka pojedyncze wrażenie słuchowe

Drgania akustyczne, których częstotliwość jest tak mała, że nie są słyszalne nazywamy infradźwiękami (niższe niż 20Hz), zaś których częstotliwość jest tak duża, że również nie są słyszalne nazywamy ultradźwiękami(wyższe od 20kHz).

Fale dźwiękowe
Jak wszystkie fale mechaniczne, powstają w wyniku drgań wytwarzanych najczęściej przez struny takie jak: gitarowe, skrzypcowe, struny głosowe, pręty, płyty i membrany takie jak: ksylofon, bęben, zamknięte lub otwarte słupy powietrza takie jak. piszczałki, organy, klarnet, a także nagłe zagęszczenia lub rozrzedzenia powietrza np. przy wybuchach.
Cząstki źródła dźwięku (np. cząstki szarpniętej struny), poprzez drgania wokół swoich położeń równowagi, wywierają nacisk na znajdujące się w ich w bezpośrednim sąsiedztwie cząstki ośrodka (np. cząstki powietrza) i w ten sposób wymuszając ich drgania. Drgające w ten sposób cząstki powodują na przemian zagęszczania i rozszerzania ośrodka, w którym się znajdują, czyli zmianę ciśnienia, wytwarzając tym samym falę dźwiękową, którą można traktować też jako falę zmian ciśnienia. Fala dźwiękowa jest więc falą ciśnieniową, co oznacza, że wielkością, która doznaje zaburzenia jest ciśnienie.

Skala decybelowa
Głośne dźwięki to dźwięki mające dużą energię, wzbudzające duże fale; ciche dźwięki mają dużo mniej energii i wzbudzają mniejsze fale.
Ilość energii w dźwięku można zmierzyć, ale głośność mierzy się zwykle w belach lub raczej w dziesiątych częściach bela zwanych decybelami (dB). Skala decybelowa jest logarytmiczna, to znaczy dźwięk 2 dB jest dziesięć razy głośniejszy niż dźwięk 1dB, a dźwięk 20dB jest sto razy głośniejszy.

dB
0- szept ledwie słyszalny- próg słyszalności
10- szelest liści
20- szept
40- normalna rozmowa
50- 60 głosy zwierząt
60- 70 głośna rozmowa
70- froterka elektryczna
80- rozpędzony pociąg
90- ruch uliczny o dużym natężeniu
100- młot pneumatyczny
110- wielka orkiestra symfoniczna, grająca fortissimo
120- grzmot nad głową, koncert muzyki rockowej
130- startujący odrzutowiec
140- start samolotu ponaddźwiękowego- próg bólu
180- startująca rakieta

Głos ludzki i inne źródła dźwięku

Cechy dźwięku
Ucho ludzkie posiada wrażliwość, która umożliwia rozróżnienie następujących cech dźwięku: wysokości, barwy i natężenia.

Fizyczną miarą wysokości dźwięku jest częstotliwość fali dźwiękowej, przy czym dźwięk jest tym wyższy, im wyższa jest częstotliwość.

Dźwięki o jednakowej wysokości wydawane przez różne źródła wywołują różne wrażenia słuchowe. Różnice są spowodowane tym że charakterystycznym dla danego źródła dźwięku nakładaniem się na podstawowe drgania harmoniczne drgań harmonicznych o większych częstotliwościach i określone są mianem barwy dźwięku. Dźwięki o jednakowej wysokości, lecz różnej barwie różnią się kształtem krzywej drgań.
Dźwięki wytwarzane przez źródła drgające ruchem harmonicznym, których wykres drgań ma kształt sinusoidy, nazywają się tonami.

Głos ludzki jest to wibracje, którą wytwarzają struny głosowe człowieka (dźwięki o określonej częstotliwości). Fałdy głosowe w połączeniu z m.in. zębami, językiem i ustami mogą wytworzyć szeroki zakres dźwięków, umożliwiając tym samym całkowitą zmianę znaczenia wypowiedzi poprzez zmianę tonu lub akcentowanie pojedynczych części słów (lub zdań i wypowiedzi).

Instrumenty muzyczne
Dźwięk w instrumencie muzycznym wydobywany jest za pomocą wibratora, którego własności fizyczne wpływają na wysokość wydawanego dźwięku i jego barwę - charakterystyczną cechę, króra pozwalającą odróżnić poszczególne instrumenty tylko za pomocą słuchu. Wibrator jest głównym elementem instrumentu muzycznego; dwa pozostałe to incytator i rezonator, są to elementy pobudzające wibrator do drgań i element zwiększający głośność dźwięku. Zarówno incytator jak i rezonator mają wpływ na barwę dźwięku wytwarzanego przez instrument muzyczny.

Podgrupy trzech podstawowych grup instrumentów w podziale popularnym
instrumenty strunowe - instrumenty muzyczne, w których źródłem dźwięku jest drgająca -
- struna
- smyczkowe np. skrzypce
- szarpane np. gitara
- uderzane
- skrzypcowe
- młoteczkowe np. fortepian

instrumenty dęte - instrumenty muzyczne, w których dźwięk pobudzany jest zadęciem
- ustnikowe
- wargowe
- stroikowe
- drewniane np. rożek angielski, saksofon
- blaszane np. trąbka

instrumenty perkusyjne - instrumenty muzyczne, w których dźwięk pobudzany jest poprzez pośrednie lub bezpośrednie uderzanie instrumentu lub jego fragmentu
- uderzane
- płytowe
- sztabkowe
- rurowe
- prętowe