AKUSTIKA Tón a jeho vlastnosti
Zvuky dělíme na dvě základní skupiny: 1. Tóny – vznikají pravidelným chvěním zdroje zvuku, průběh závislosti výchylky na čase je periodický, jsou to např. zvuky hudebních nástrojů , samohlásky, zvuk ladičky 2. Hluky – vznikají nepravidelným chvěním zdroje zvuku, průběh závislosti výchylky na čase není periodický, vnímáme je např. jako vrzání, šum, praskot
Tón můžeme objektivně popsat pomocí těchto čtyř vlastností: 1. 2. 3. 4.
Výška Délka Barva Hlasitost, hladina intenzity
Výška tónu Ve fyzice popisujeme výšku tónu pomocí frekvence 𝑓. Absolutní výška tónu je vyjádřena frekvencí, např. tón a1 má frekvenci 𝑓 = 440 Hz. Relativní výška tónu je určena poměrem frekvence daného tónu k frekvenci tónu základního. V hudbě ji obvykle vyjadřujeme pomocí hudebních intervalů.
Výška tónu Př. 1 Za základní tón v hudbě se obvykle používá tón a1 o frekvenci 𝑓a1 = 440 Hz. Máme-li tón o oktávu vyšší, tedy a2, je jeho frekvence dvojnásobná. a) Jakou frekvenci mají tóny a3, a4, a5? b) Jaký nejhlubší tón „a“ může lidské ucho ještě uslyšet?
Výška tónu Př. 1 – výsledky a) 𝑓a3 = 1 760 Hz, 𝑓a4 = 3 520 Hz, 𝑓a5 = 7 040 Hz b) Je to tón subkontra A o frekvenci 𝑓,,A = 27,5 Hz
Délka tónu Délkou tónu máme na mysli dobu trvání tónu. Pokud bychom ji chtěli fyzikálně měřit, použijeme stopky (ne pravítko ). V hudbě používáme pro vyjádření délek tónů noty spolu s tempovými značkami. Např. zápis = 60 znamená „Šedesát čtvrťových not za jednu minutu“, čímž je dán předpis tempa skladby.
Délka tónu Př. 2 Jak dlouho by měl trvat jeden takt tohoto úryvku?
Délka tónu Př. 2 – řešení: Na začátku skladby je dáno, že za 1 minutu bude
120 čtvrťových not, tj. každá trvá 0,5 s. Je vidět, že se jedná o čtyřčtvrťový takt, takže 𝑡 = 2 s.
Barva tónu Barva tónu nám slouží k rozeznávání různých zdrojů zvuku, ač vydávají jinak stejný tón. Např. jsme schopni podle řeči rozeznat nám známého člověka, i když ho nevidíme, nebo poslechem dokážeme rozeznávat různé hudební nástroje, přestože hrají tón o stejné frekvenci. Příčinou jsou současně vznikající tzv. vyšší harmonické frekvence.
Barva tónu Poslechněte si, jak se barevně liší tón a1 zahraný na následující hudební nástroje:
Zobcová flétna
Klasická kytara
Housle smyčcem
Barva tónu Př. 3 Vyzkoušejte si poznávání dalších hudebních nástrojů podle jejich zvuku v appletu na adrese: http://www.thirteen.org/publicarts/orchestra/o rchestra03.swf Pozn. Applet je sice v anglickém jazyce, avšak je doplněn obrázky hudebních nástrojů.
Hlasitost, hladina intenzity Hlasitost popisuje subjektivní vjem „síly“ zvuku, vnímání zvuku však závisí nejen na jeho intenzitě, ale i na jeho frekvenci. Pro posouzení kvality sluchu se používá audiogram, ve kterém je zaznamenána citlivost obou uší v závislosti na frekvenci a hlasitosti. Podrobnější vysvětlení najděte v článku Jak číst audiogram.
Hlasitost, hladina intenzity Ve fyzice pro vyjádření „síly“ zvuku nejčastěji používáme veličinu hladina intenzity zvuku L, jejíž základní jednotkou je bel = B, častěji se však používá decibel = dB. Jednotka je pojmenována po vynálezci telefonu Alexandru Grahamu Bellovi (1847 - 1922).
Hlasitost, hladina intenzity Zvýšení hladiny intenzity zvuku o 10 dB znamená desetinásobné zvětšení jeho intenzity = 101krát, zvýšení hladiny intenzity zvuku o 20 dB odpovídá stonásobnému zvětšení jeho intenzity = 102krát, obdobně to platí pro zeslabování zvuku. Schopnost slyšet se u lidského ucha udává od prahu slyšitelnosti (definujeme 0 dB) po práh bolestivosti (asi 130 dB).
Hlasitost, hladina intenzity Př. 4 Hladina intenzity zvuku startujícího letadla je asi 120 dB a jedoucího vlaku asi 90 dB. a) O kolik decibelů je zvuk jedoucího vlaku slabší než zvuk startujícího letadla? b) Kolikrát je intenzita zvuku jedoucího vlaku menší než intenzita zvuku startujícího letadla?
Hlasitost, hladina intenzity Př. 4 – řešení: a) ΔL = 120 dB – 90 dB = 30 dB b) Intenzita zvuku jedoucího vlaku je asi 1000 x menší než intenzita zvuku startujícího letadla.
Hlasitost, hladina intenzity V hudbě vyjadřujeme „sílu“ tónu pomocí těchto dynamických znamének hudebního názvosloví: pp = pianissimo = velmi slabě p = piano = slabě mf = mezzoforte = středně silně f = forte = silně ff = fortissimo = velmi silně de/crescendo = zeslabování/zesilování
