Говорят, что Пифагор первый обнаружил тот интересный факт, что одновременное звучание двух одинаковых струн различной длины приятнее для слуха, если длины этих струн относятся друг к другу как небольшие целые числа. Если длины струн относятся как 1:2, то это - музыкальная октава; если они относятся как 2:3, то это соответствует интервалу между нотами до и соль и называется квинтой. Эти интервалы считаются «приятно» звучащими аккордами. На Пифагора произвело такое впечатление это открытие, что на его основе он создал школу «пифагорийцев», как их называли, которые мистически верили в великую силу чисел. Они полагали, что нечто подобное будет открыто и в отношении планет, или «сфер». Иногда можно услышать такое выражение: «музыка сфер». Смысл его в том, что в природе предполагалось существование числовой связи между орбитами планет или между другими вещами. Это считается чем-то вроде суеверия древних греков. Но далеко ли от этого ушел наш сегодняшний научный интерес к количественным соотношениям? Открытие Пифагора, помимо геометрии, было первым примером установления числовых связей в природе. Поистине должно быть было удивительно вдруг неожиданно обнаружить, что в природе есть такие факты, которые описываются простыми числовыми соотношениями. Обычное измерение длин позволяет предсказать то, что, казалось бы, не имеет никакого отношения к геометрии, - создание «приятных» звуков. Это открытие привело к мысли, что арифметика и математический анализ, по видимому, могут служить хорошим орудием в понимании природы. Результаты современной науки полностью подтверждают такую точку зрения.

Пифагор смог сделать свое открытие лишь с помощью экспериментальных наблюдений. Однако все значение этого открытия, по-видимому, не было ему ясно. А случись это, и развитие физики началось бы гораздо раньше. (Впрочем, всегда легко рассуждать о том, что сделал кто-то когда-то и что на его месте следовало бы сделать!)

Можно отметить еще одну, третью сторону этого интересного открытия: оно касается двух нот, которые звучат приятно для слуха. Но далеко ли ушли мы от Пифагора в понимании того, почему только некоторые звуки приятны для слуха? Общая теория эстетики, по-видимому, ненамного продвинулась со времен Пифагора. Итак, одно это открытие греков имеет три аспекта: эксперимент, математические соотношения и эстетику. Физики пока добились успеха только в первых двух. В этой главе мы расскажем о современном понимании открытия Пифагора.

Среди звуков, которые мы слышим, есть такой сорт, который называется шумом. Ему соответствуют какие-то нерегулярные колебания барабанной перепонки уха, вызванные нерегулярными колебаниями находящихся поблизости объектов. Если начертить диаграмму зависимости давления воздуха на барабанную перепонку (а следовательно, и перемещения ее) от времени, то график, соответствующий шуму, будет выглядеть так, как это изображено на фиг. 50.1,а. (Такой шум может, например, вызвать топание ногой.) А музыкальный звук имеет другой характер. Музыка характеризуется наличием более или менее длительных тонов, или музыкальных «нот». (Кстати, музыкальные инструменты тоже умеют производить шум!)

Фиг. 50.1. Давление как функция времени.

а – для шума; б – для музыкального звука.

Тон может длиться сравнительно недолго, например когда мы ударяем по клавише фортепьяно, или неопределенно долго, когда, скажем, флейтист берет длинную ноту.

В чем состоит особенность музыкальной ноты с точки зрения давления воздуха? Музыкальный звук отличается от шума тем, что график его периодичен. Форма колебаний давления воздуха со временем пусть даже какая-то неправильная, но она должна повторяться снова и снова. Пример зависимости давления от времени для музыкального звука показан на приведенной выше фиг. 50.1,б.

Обычно музыканты, говоря о музыкальном тоне, определяют три его характеристики - громкость, высоту и «качество». «Громкость», как известно, определяется величиной изменения давления. «Высоте» соответствует период времени повторения основной формы давления («низкие» ноты имеют более длинный период, нежели «высокие»). А под «качеством» тона понимается разница, которую мы способны уловить между двумя нотами одинаковой громкости и высоты. Мы прекрасно различаем звучание гобоя, скрипки или сопрано, даже если высота издаваемых ими звуков кажется одинаковой. Здесь уже дело идет о структуре периодически повторяющейся формы.

Давайте кратко рассмотрим звук, производимый вибрирующей струной.

Если оттянуть струну, а затем отпустить ее, то последующее движение будет определяться волнами, которые мы возбудили. Эти волны, как вы знаете, пойдут в обоих направлениях по струне, а затем отразятся от ее концов. Так они будут бегать взад и вперед довольно долго. И сколь бы сложны ни были эти волны, они будут повторяться периодически снова и снова.

Период этих повторений равен просто времени , которое требуется волне, чтобы пробежать дважды всю длину струны. Ведь это как раз то время, которое необходимо для того, чтобы любая волна, отразившись от каждого конца, вернулась в начальное положение и продолжала движение в первоначальном направлении. Время, необходимое для того, чтобы волна достигла конца струны в любом направлении, одинаково. Каждая точка струны после целого периода возвращается в свое исходное положение, затем опять отклоняется от него и снова, спустя период, возвращается, и т. д.

Возникающий при этом звук тоже должен повторять те же колебания; вот почему мы, тронув струну, получаем музыкальный звук.

Граница между шумом и музыкой субъективна: люди, которые любят классику, называют шумом поп-музыку, и наоборот — те, кто любит легкую музыку, воспринимают академические произведения как непонятный шум.

Если мы представим себе оба типа звуков на плоскости, то музыкальный звук, тон, будет выглядеть как строго периодическое колебание, а шум — хаотически. В природе же шум и звук соседствуют друг с другом; только человек их классифицирует.

Ближе к XIX веку, в эпоху романтизма, шумовые звуки начинают внедряться в европейскую классическую музыку как музыкальные краски. К началу XX века, когда существующий музыкальный язык зашел в тупик, художники-новаторы увидели в шуме возможность общения с окружающим миром для современного человека. В среде русского футуризма выросли идеи введения, с одной стороны, музыки в производство (таким образом, чтобы она оказывала стимулирующее влияние на трудящихся), с другой — машин в музыку (создавая, например, симфонии на основе звуков заводов). С середины 1920-х годов уже даже в среде школьников, пионеров большую популярность приобрели шумовые оркестры, где зазвучал весь окружающий быт.

В начале 1930-х годов, с приходом звукового кино, эксперименты с шумами появляются и в кинематографе. Одновременно на Западе возникает экспериментальная музыка, прежде всего связанная с именами Джона Кейджа, Пьера Шеффера, Эдгара Вареза, — много рефлексирующая на тему шума. Продолжившись уже после войны в Мекке современных авангардистов —германском Дармштадте, эти эксперименты привели даже к своего рода табу на традиционные (в бытовом понимании) музыкальные звуки: из инструментов стали извлекать любые звуки, кроме собственно музыкальных. Так, движение смычка поперек струны заменяется движением смычка вдоль струны или же сам смычок заменяется куском пенопласта; используются различные части инструмента для извлечения разного рода шумов и так далее.

Различия между инструментами и не инструментами стали стираться, и весь мир стал своего рода инструментом. Любой звук (в том числе и шумовой) для музыканта стал просто-напросто средством выразительности. 

Конспект

Мы сталкиваемся со многими стереотипными представлениями о классической музыке.

Миф № 1: классика — это вершина музыки. Согласно этому мифу, европейская классическая музыка является вершиной эволюции музыкального искусства. На деле, помимо европейской, параллельно существует еще несколько великих музыкальных классических традиций: иранская, арабская, китайская классика, — не меняющиеся на протяжении длительного времени.

Миф № 2: классика записана раз и навсегда. Существование нотной записи как бы подразумевает, что музыка окончательно зафиксирована и может быть легко воспроизведена в любой момент. На самом деле нотная запись дает лишь условные указания, и, только хорошо понимая множество других обстоятельств создания музыки, музыкант может воспроизвести ее адекватно. Поэтому слушатели классической музыки ходят слушать не само произведение, а его интерпретацию. Иначе не было бы никакой разницы между учеником школы и прославленным маэстро.

Миф № 3: классику надо слушать в концертном зале. Этой традиции всего примерно двести лет, но она уже умирает. Когда она была действительно жива, бо́льшую часть музыки люди играли для себя сами. Позже любители музыки стали составлять общества, нанимать оркестры и строить концертные залы. Так появились филармонии Филармония — (от греч. phileo — «люблю» и harmonia — «гармония, музыка»). .

Миф № 4: классику сложно понять. Разделение музыки на «серьезную» и «легкую» к середине XX века привело к тому, что появилось представление, будто академическая музыка не может быть несерьезной, а слушатель должен быть настроен на прослушивание чего-то возвышенного. На самом деле в академической музыке присутствуют и несерьезные вещи.

Миф № 5: чтобы слушать классику, нужны специальные навыки. Подразумевается, что исполнители не допускают ни одной фальшивой ноты, а у слушателей должен быть некий абсолютный слух. На деле абсолютный слух — всего-навсего вид памяти, способность запоминать высоты звуков. Другая разновидность музыкального слуха — относительный слух, когда человек запоминает интервалы между нотами; это просто навык, который развивается с помощью упражнений.

Миф № 6: вся классика — это шедевры великих композиторов. В действительности бывает, что шедевр принадлежит вовсе не великому композитору, а произведение великого композитора, наоборот, довольно слабое. Композиторам, которые стали великими, принято приписывать все самое выдающееся и новаторское. Например, Баху приписывается, что он изобрел и ввел так называемую равномерную темперацию и современную аппликатуру игры на клавишных инструментах. На самом деле это не так, и в свое время Бах считался старомодным композитором. Если ограничиться в музыке только шедеврами, то невозможно будет понять, чем шедевр отличается от не шедевра и почему он — шедевр. Простой современный слушатель вряд ли отличит Моцарта от Сальери. 

Конспект

Мысль реконструировать забытую музыку и вообще забытую культуру — это модернистская идея. В XVI-XVII веках не было такого понятия, как старинная музыка. Так, опера шла, как правило, несколько представлений, после чего писалась новая. Правда, если покопаться в документах прошлого, можно найти указания на то, что некоторые музыканты задумывались о том, что можно играть музыку, написанную прежде, на инструментах, современных этим произведениям. Но в целом история открытия старинной музыки началась в 1901 году, когда было основано первое концертное Общество старинных музыкальных инструментов.

В XX веке даже появилась мода на подделки под музыку эпохи барокко. Сама эта музыка открывалась постепенно. Так, Вивальди стал знаменит только
в 20-х годах XX века.

В 1960-е годы начинает развиваться течение аутентичного исполнительства: его лидеры — Густав Леонхардт, Николаус Арнонкур, братья Кёйкен — выдвигают тезис о том, что музыку нужно исполнять на тех инструментах, для которых она была написана, и в соответствии с правилами той эпохи, когда музыка была сочинена. Они стали изучать теоретические труды, трактаты, авторские манускрипты с характерными особенностями записи. И вот вы берете текст, берете инструмент, на котором играл, скажем, Моцарт, и язык композитора начинает оживать: сам инструмент диктует, как произносить моцартовский текст.

Постепенно аутентичное движение распространяется практически на всю музыку, не столько старинную, но и уже на классическую: на Бетховена, Чайковского, Малера. Чтобы не нарушать внутренний баланс музыки, ее стали исполнять такими составами и на тех инструментах, для которых она была создана, таким образом, постепенно отбирая репертуар у традиционного симфонического оркестра. 

Конспект

Кажется, что в оркестре должен быть дирижер, так же как в автомобиле должен быть водитель. Однако дирижер в оркестре появился только в XIX веке. Можно считать, что только с бетховенской симфонической музыки началась эпоха дирижирования как отдельной профессии.

Естественно, в любом ансамбле всегда был один лидер или несколько (обычно первая скрипка или клавесинист), и до поры не требовалось отдельно стоящего человека, вооруженного неслышимым инструментом в виде палочки. Но постепенно оркестры стали разрастаться — число участников концерта стало исчисляться сотнями. Одновременно в эпоху романтизма появился культ героя, который возносится над толпой. Так фигура, которой изначально отводилась техническая роль, получила исключительное право на интерпретацию. Вообще, вся симфоническая музыка романтизма устроена таким образом, что эта форма музицирования оказывается удобной и логичной.

Однако симфонический оркестр без дирижера все-таки возможен. Таким был Первый симфонический ансамбль, или Персимфанс. Он был образован в Москве в 1922 году и просуществовал больше десяти лет. Автором идеи был Лев Моисеевич Цейтлин, выдающийся скрипач, — под его авторитет собрались музыканты из разных оркестров и театров и дали свой первый концерт.

Персимфанс разработал систему, как коллектив без лидера может сыграть вместе партитуру: во-первых, особый способ посадки оркестрантов на сцене — по кругу, частично спиной к зрителю. Во-вторых, условные обозначения, которыми помечались в партитурах ключевые места. На самый первый концерт было потрачено шестнадцать репетиций, а дальше, с усовершенствованием метода работы, их становилось все меньше, и постепенно на каждую программу их приходилось уже около шести.

Персимфанс вывел симфоническую музыку за пределы филармонических площадок и исполнял ее, например, в цехах заводов — это была новаторская идея в духе того времени. Работал он по принципу камерного ансамбля: все участники процесса были равноправны, хотя существовал актив, отвечающий за выбор произведения, предварительное изучение партитуры и выработку концепции исполнения.

Персимфанс издавал свой журнал с подробностями об исполняемой музыке, раздавал анкеты, в которых спрашивал мнение зрителей, — это была целая музыкальная организация со своей философией и стилем. В 1927 году именно Персимфанс привез в Советский Союз Прокофьева. Луначарский наградил ансамбль званием заслуженного коллектива республики, а правительство выделило денежный приз — первую и последнюю поддержку от государства.

В 1929 году, когда Луначарский был отправлен в отставку, партийные покровители ансамбля начинают один за другим терять посты: получилось так, что сочувствующие Персимфансу партийцы оказались противниками Сталина в вопросе о земле. В 1930 году все эти люди были отстранены от руководства, потом начались знаменитые процессы и стало ясно, что конец Персимфанса не за горами.

Кроме того, условия работы музыкантов на своих основных местах постепенно стали такими, что они просто не успевали репетировать и в конце концов приняли решение разойтись.

В 2008 году в Москве деятельность Персимфанса была возобновлена. 

Обладая общей природой и являясь волнообразными потоками энергии, звук и шум воспринимаются органами человеческого слухового аппарата. Обычно звук обладает определенным тембром, спектральной окраской, благодаря чему люди могут достаточно легко определять его источник. В качестве примера можно привести игру на музыкальных инструментах, собачий лай или плач маленького ребенка. Шумы представляют собой процессы случайные, чаще всего колебательные и непериодические, которые не всегда имеют определенные источники возникновения. Например, шумы улицы, от строительных работ, от других производственных работ, толпы и пр. В связи с этим складывается устойчивое впечатление, что под шумами обычно следует различать комплекс неконтролируемых звуков, которые неблагоприятно воздействуют на человеческий организм, раздражают его, мешают работе и отдыху.

Типы шума

Ухо человека обладает возможностью воспринимать только такой шум, который передается через воздушную среду, т.е. воздушный шум. Но шумы обычно классифицируют согласно источникам происхождения. Типы шума, которые вызывают раздражение и беспокойство людей, представляют собой следующие три основные группы::

• воздушный
• конструкционный
• ударный

Воздушный шум — это различные виды шума от расположенных в воздухе источников. К ним относят громкие разговоры, музыку, работающие теле- или радиоприемники и пр.

Конструкционный (структурный ) шум — это различные типы шумов от источников звука, оказывающих воздействие на конструкцию здания, стену, пол, потолок. Его источниками может быть вибрация машин и механизмов, работающая дрель или перфоратор, при помощи которого делают отверстие в стене, в полу или на потолке, удар молотка, передвижение или падение мебели, топот ногами по полу, дети, прыгающие на полу и пр.

Ударный шум — является разновидностью конструкционного шума, который производится непосредственно над помещениями на полу (переставляемая мебель, стук каблука при ходьбе, падение различных тяжелых предметов и пр.). Следует учитывать воздействие структурных и ударных шумов, так как конструкция помещений, по которым распространяются такие звуковые колебания, становятся вторичным источником воздушных шумов для каждого прилегающего к ним помещения.

Звукоизоляция и шумоизоляция

Значение понятий «звукоизоляции » (то же, что «шумоизоляции ») лежит в ослаблении звука, который проходит через какие-либо преграды, вследствие отражения от них различных звуковых волн, либо поглощением внутри этой преграды и преобразованием звука в энергию тепла. Для любого вида помещений преградой могут быть строительные конструкции (стены и перекрытие), однако сегодня это не всегда обеспечит эффективную защиту от проникновения или задержания шума. Поэтому, вопросы с дополнительной защитой подобных конструкций, а именно звукоизоляция стены, перегородки, пола и потолка решают путем ликвидации щелей и отверстий, а так же растущей массой, толщиной и правильным сочетанием изоляционных и поглощающих материалов.

Звукоизоляция (шумоизоляция ) — процесс снижения звука (шума ), который проникает в помещения или за их пределы. Для его определения используют специальные индексы звукоизоляции: Rw (воздушный шум) и Lnw (ударный шум), которые считают в децибелах (дБ ).

Процесс звукопоглощения (шумопоглощения ) — это снижение звука (шума ), который отражается от каких-либо внутренних поверхностей помещений. Обычно мировая практика чаще всего определяет его при помощи среднего коэффициента звукопоглощения (шумопоглощения ) — NRC (Noise Reduction Coefficient). Значение коэффициента находится в пределах от 0 (минимум поглощения звука) до 1 (максимум поглощения звука).

Нормирование шумов

Технологический прогресс и постоянное увеличение шумового фона стали причиной для проведения многочисленных исследований и разработки нормативных требований для решения ряда проблем, касающихся воздействия шума на людей. Обычно уровни шумов измеряются в относительно безразмерной величине — децибелы (дБ ), эквивалентные и максимальные уровни звука измеряются в дБА, где А — это шкала, которая приближена к чувствительности слуха и соответствует измерению шумомера (прибор для измерения давления звука) пропущенному через специальные фильтры.

Параметры звукоизоляции внутренней ограждающей конструкции жилого здания нормируются индексом изоляции воздушных шумов (Rw ) этих ограждающих конструкций и индексами приведенных уровней ударного шума (Lnw для перекрытия), которые также измеряются в дБ. Нормы шума в помещении жилого и общественного здания обычно делят на дневную и ночную (разница равна 10 дБА). Согласно нормативам (СанПиН , СНиП, СН) эквивалентный уровень звука может допускаться в пределах 25÷95 дБА в зависимости от предназначения помещения.

Тип материала

Звуковая энергия отражается звукоизоляционными материалами за счет обладания более высокой поверхностной плотностью и большой массой. Кроме этого, такие материалы могут быть гибкими, упругими или многослойными. При применении в системах со звукопоглощающими материалами его основной задачей является «закупорка » конструкции систем и не пропускание звуковой энергии наружу.

Звукопоглощающие материалы гасят звуковую энергию, которая проходит через их структуры. В комбинациях со звукоизоляционными материалами ослабляется процесс резонанса и убирается «эффект барабана». В составе материалов должно находиться большое число переплетенных волокон, состав которых обычно стекло, базальт или полиэфир. Выбирая звукопоглощающие материалы следует обратить особое внимание на их состав и свойства:

• удобство для монтажных работ;
• оптимальная плотность с необходимыми показателями внутреннего трения;
• пожаробезопасность и экологическая чистота.

Вибродемпфирующие материалы снижают передачу вибраций, позволяя снизить риски возникновения резонансного колебания систем и их элементов, затрудняя проход звуковых волн от мест возбуждения к местам излучения, повышая при этом звукоизолирующие способности конструкции целиком. Они должны быть долговечными, пружинящими и упругими для сохранения своих амортизирующих свойств.

Универсальные, или многофункциональные материалы исполняют одновременно целый ряд функций:

• звукопоглощение;
• звукоизоляция;
• вибродемпфинг;

Обычно в составе подобных материалов присутствуют комбинации слоев, которые обладают различными свойствами.

Снижение давления звука на 10 дБА человеческое ухо воспринимает как ослабленные в 2 раза шумы!

Для человека естественна потребность в тишине. Поэтому сегодня инновационными технологиями и современными материалами есть возможность создать акустический комфорт и тишину в любом помещении, в том числе и в квартире. Начинать процесс обустройства шумоизоляции квартиры необходимо с определения функциональных особенностей всего помещения, оценивания влияния шума и места расположения его источников. Например, для спального помещения и детской комнаты стоит заблокировать возможность проникновение постороннего шума, а в комнате для домашнего кинотеатра, музыкальной студии и гостиной необходимо сдержать негативное распространение звука в сопредельное с ним помещение.

Решение вопросов снижения звукового давления необходимо проводить комплексно, предварительно определяя виды шумов и их частотную характеристику. С воздушными шумами справляться достаточно легко, обладая современными технологиями и материалами. Их можно изолировать локально (с увеличением толщины стен, перекрытия). С изоляцией конструкционных и ударных шумов вопросы обстоят значительно сложнее. Устройство шумоизоляции в квартире только в одном месте на потолке, полу, или стене явно будет недостаточным. Чтобы достигнуть желаемый результат, стоит применить метод круговой звукоизоляции, поручая ее проектировку и монтаж профессиональным работникам.

В вопросах проектирования и устройства шумоизоляции квартиры необходимо просчитать звукоизолирующие способности имеющихся конструкций, которые можно усиливать при помощи дополнительных материалов и систем, которые имеют способность к звукоизоляции и/или звукопоглощению. В качестве примера можно привести следующее: железобетонные конструкции всегда значительно мощнее по изоляционным характеристикам, чем конструкции из дерева или пеноблока.

Для имеющихся конструкций особенно важной представляются целостность и герметичность. Поэтому, сразу необходимо устранить все возможные щели и отверстия, которые не используются. Процесс передачи звука путем не задраенных стыков, неизолированных воздуховодов, трубопроводов, электрических розеток и других косвенных путей его распространения уменьшает всю шумоизоляцию квартиры. Стык необходимо загерметизировать нетвердой мастикой или специальным герметиком.

Теоретически, согласно правил шумоизоляции, необходимо пользоваться любыми возможностями, чтобы создать массивную конструкцию, например, удвоить или утроить толщину и вес стены (или перекрытия). Но практически расценки на ремонт площади помещения диктуют сохранение как можно большего полезного пространства, которое не позволит бесконечно долго наращивать толщину стен, а увеличение веса материалов с однородной структурой (кирпич , бетон) может привести к перегрузке перекрытия или фундамента. Именно поэтому, для процесса шумоизоляции квартиры необходимо пользоваться многослойными и сравнительно легкими системами облицовки ( «пирогами »), которые состоят из специальных материалов, каждая характеристика и свойства которых, при наименьшей толщине, позволяют заменять ряд громоздких конструкций.

Конструктивно дополнительная звукоизоляция обычно состоит из нескольких слоев. Защита от воздушных шумов требует использования звукоизоляционных обшивок, которые сочетают упругие (плотные ) материалы, обеспечивающие отражение звука (звукоизоляцию ) и пористые (волокно ) материалы, занимающиеся поглощением и гашением звуковых волн (звукопоглощение ). Защиты от конструкционных шумов применяется многослойными системами типа «плавающий пол», в состав которых входит амортизирующие (вибродемпфирующие ) слои, которые позволяют развязывать строительные конструкции и предотвращать распространение шумов по конструкции здания. Необходим правильный подбор материалов, согласно их акустических характеристик и использование их комплексно с технологическими приемами и современными конструктивными решениями.

Кроме правильного выбора звукоизоляционных и звукопоглощающих материалов, а также определения соответствующих конструкций, необходимо оценить качество используемого материала. Он должен быть предназначен для внутреннего применения в жилом помещении. Это значит, что в его составе не должны находиться элементы свинца, ртути, битума, формальдегида, летучих смол, EPDM-соединений и т.д.

Чтобы обеспечить эффективный результат при проведении шумоизоляции квартиры необходимо помнить о монтажных операциях, которые смогут обеспечить опытные сотрудники, имеющие реальный опыт в области проведения звукоизоляции и ремонтно-отделочных работ. Кроме этого стоит не забывать, что шумоизоляцию квартиры следует проводить, учитывая дизайнерские решения. Это не должно испортить внутренние интерьеры помещений, помешать обустройству и прокладке сетей инженерного обеспечения квартиры, офиса и жилого дома.

Мы охотно слушаем музыку, пение птиц, приятный человеческий голос. Напротив, тарахтенье телеги, визг пилы, мощные удары молота нам неприятны и нередко раздражают и утомляют.
Таким образом, по действию, производимому на нас, все звуки делятся на две группы: музыкальные звуки и шумы. Чем отличаются они друг от друга?
Чистый музыкальный звук всегда имеет определённую высоту. Это как бы организованная звуковая волна. Напротив, в шуме царит полный беспорядок. Прислушайтесь, например, к дневному шуму городской улицы. В нём вы услышите и краткие быстро исчезающие высокие звуки, и длительный низкий гул, и резкий лязг. Шум-это множество самых различных, одновременно несущихся звуков. Чем быстрее и резче изменяются их высота и сила, тем неприятнее на нас действует шум.
Каждый из вас легко обнаружит разницу между звуком рояля и скрипом сапога. Но не всегда можно провести резкую границу между музыкальным звуком и шумом. В шуме очень часто можно уловить музыкальные звуки. В свою очередь, и к музыкальным звукам всегда примешивается шум. От него не свободно даже самое искусное музыкальное исполнение. Попробуйте внимательно прислушаться к игре на рояле, и вы услышите, кроме звуков музыки, и стук клавишей, и удары пальцев по ним, и шелест переворачиваемых нотных листов. Точно так же и к пению всегда примешивается шум дыхания певца. Но обычно мы сосредоточиваем своё внимание на звуках самой музыки и не замечаем этого шума.Получить чистый звук со строго определённой частотой колебания, даже при полном отсутствии посторонних шумов, очень трудно, и вот почему. Любое колеблющееся тело издаёт не только один основной звук. Его постоянно сопровождают звуки других частот. Эти «спутники» всегда выше основного звука и называются поэтому обертонами, то есть верхними тонами. Однако не стоит огорчаться существованием этих «спутников». Именно они-то и позволяют нам отличать звук одного инструмента от другого и голоса различных людей, если даже они равны по высоте. Каждому звуку обертоны придают своеобразную окраску или, как говорят, тембр. И если основной звук сопровождается близкими ему по высоте обертонами, то сам звук кажется нам мягким, «бархатным». Когда же обертоны значительно выше основного тона, мы говорим о неприятном «металлическом» голосе или звуке.
Причина появления обертонов сложна. Она лежит в физической природе колебания тел, и мы не станем её здесь рассматривать.
Шум вредно отражается на здоровье и работоспособности людей. Человек может работать при шуме, привыкает к нему, но продолжительное действие шума вызывает утомление, часто приводит к понижению остроты слуха, а в отдельных случаях и к глухоте. Поэтому борьба с шумом - очень важная задача.
Развивая технику, человек старается свой мускульный труд заменить работой машины. А применение машин, как иногда представляют себе, влечёт за собой увеличение шума. Неверно, однако, думать, что чем выше техника и чем больше механических средств применяет человек, тем больше он подвергает себя воздействию шума. История развития техники показывает, что с улучшением действия отдельных механизмов снижается или совсем устраняется шум при их работе. Вместе с изобретением новых машин открываются и новые пути борьбы с шумом. Действительно, паровая машина уступает своё место бесшумной турбине, грохочущий локомотив старой конструкции - менее шумному современному паровозу и электровозу. На смену звуковым сигналам, гудкам, свисткам, звонкам, там, где это возможно, приходят световые сигналы. Моторы, машины, дающие много шума, закрываются поглощающими звук оболочками, ставятся на особые фундаменты и т. д. Чтобы ослабить шум внутри помещений, на стены вешают ковры, драпируют двери и окна. Телефонные будки обивают войлоком или прессованными пробковыми плитами.
Но защититься полностью от внешнего шума очень трудно. Ведь звук проникает внутрь зданий не только по воздуху. Он пробирается и через стены, по водопроводным и канализационным трубам, через вентиляторы. Когда нужно полностью устранить всякий шум, например, при граммофонной записи или записи звуковых кинофильмов, строят специальные здания с особым фундаментом. В этих зданиях отдельные комнаты как бы «плавают» на упругих прокладках или пружинах. Двойные стены, изолированные одна от другой, двойные или даже тройные окна и двери, полное отсутствие щелей- вот какие сложные меры приходится применять для полного ограждения от шума.

Доклад учащихся 11кл. Матвеева Александра и Перьева Артема по теме:

В чем различие между музыкой и шумом?

Цель: Установить различие между музыкой и шумом.

Вопросы, которые мы поставили:

· Что такое музыкальный звук?

· Что такое шум?

· Чем различаются музыкальные звуки и шумы?

1. Введение……………………………………………………………….1стр

2. Что же существенно в воз­буждении музыкального звука, или тона?2стр

3. Исследование влияния изменения скорости вращения диска на издаваемый звук ……………………………………………………..3стр

4. Исследование скоростей распространения звуков различных частот4стр

5. Отличие звуков друг от друга………………………………………….5стр

6. Спектры шумов…………………………………………………………6стр

7. Заключение………..……………………………………………………6стр

8. Литература…………………………………………………………..…7стр

Введение

Мир звуков окружал человека всегда. В далекие доисторические времена они выручали его так же, как и других живых существ: помогали общаться, ориентироваться в пространстве, охотиться и просто выражать свои эмоции. Источником звуков могут быть различные явления природы (например, раскаты грома, шум ветра), голосовые связки животных, созданные человеком различные музыкальные инструменты и т. д. Человек – существо разумное, оно наделено средствами общения: голосовыми связками для возбуждения звуковых волн и ушами для их приема. Ощущение звука вызывается звуковыми волнами, достигающими органа слуха-уха. Важнейшая часть этого органа - барабанная перепонка. Пришедшая звуковая волна вызывает вынужденные ко­лебания перепонки с частотой коле­баний в волне. Они и воспринимают­ся мозгом как звук.

Установить различие между музыкой и шумом довольно трудно, так как то, что может казаться музыкой для одного, может быть просто шумом для другого. Не­которые считают оперу совер­шенно немузыкальной, а дру­гие любят ее. Ржание лошади или скрип нагруженного лесом вагона может быть шумом для большинства людей, но музыкой для лесопромышленника. Любя­щим родителям крик новорож­денного ребенка может казать­ся музыкой. Но для большин­ства из нас такие звуки пред­ставляют просто шум. Однако большинство людей согласится с тем, что звуки, возбуждаемые колеблющимися струнами, язычками, камерто­нами, столбами воздуха и вибрирующими голосовыми связками певца, музыкальны.

Проведем опыт1 .

Будем быстро вращать диск с по­стоянной скоростью и вдувать струю воздуха через трубку во внешний ряд отверстий диска.

Вывод 1: Мы увидим, что внешний ряд, имеющий отверстия, расположенные на равном расстоянии друг от друга, производит приятный музыкальный звук.

Объяснить это мы можем таким образом:

Когда поток воздуха проходит сквозь отверстие, то на противоположной стороне диска получается сгущение. Воздух не может пройти через промежутки между отверстиями, и в эти моменты возникают разрежения. Такие воздушные толчки производятся через одинаковые промежутки времени рядами равномерно распо­ложенных отверстий.

Таким образом, наш опыт показывает, что для возбуждения музыкального звука существенно, чтобы колебания происходили через равные промежутки времени. Колебания струн, камертонов и т. п. имеют такой характер.

А теперь исследуем, изменяется ли звук при вдувании воздуха по порядку в каждый ряд отверстий, начиная с внутреннего ряда.

Рис2.

Опыт2.

Вращая диск с постоянной скоростью, будем вдувать воздух по порядку в каж­дый ряд отверстий, начиная с внутреннего ряда.

Повторим опыт с куском картона.

Вывод2:

Каждый ряд воз­будит музыкальный тон, причем каждый следующий ряд даст тон выше предшествующего.

А теперь проверим, влияет ли изменение скорости вращения диска на издаваемый звук?

Опыт3 . Будем изменять скорость враще­ния диска при вдувании воздуха в один и тот же ряд.

Повторим опыт с куском картона.

В ходе этого опыта обнаружили изменение звука.

Объяснить это мы можем таким образом: Увеличивая скорость диска или пользуясь рядом с большим количеством отверстий, мы увеличиваем число толчков или волн в секунду, посылаемых через воздух. Таким образом, оказывается, что высота тона звука зависит от числа толчков (импульсов) или волн в секунду, приходящих от звучащего тела к уху. Так как вы­соту тона, как таковую, трудно измерять, выражать ее через частоту, которую измерить легко.

Вывод3. Мы обнаружили, что увеличение скорости вращения диска повышает тон, уменьшение понижает тон.

Интересно, распространяются ли звуки различных частот с одинаковыми скоростями?

Наше рассуждение такое: Если высокие звуки распро­страняются быстрее или медленнее, чем низкие звуки, то оркестр, в состав которого входят бас и флейта звучали бы неодновременно для наблюдателя в некотором отдалении. Из этого рассуждения следует:

Вывод4 : Звуки различных частот распространяются с одинаковыми скоростями?

А что же мы услышим, если отверстия на диске расположены неравномерно?

Повторим опыт с другим диском, на котором отверстия расположены неравномерно. (Опыт 5 )

Вывод5: Звук от ряда неравномерно расположенных отверстий представляет шум.

Итак:

Звук, который мы слышим тогда, когда источник его совершает периодические колебания определенной частоты, называется музыкальным тоном или, коротко, тоном. Слож­ные музыкальные звуки это сочетания отдельных тонов. Тон, соответствующий наименьшей частоте сложного музыкального звука, называют основным тоном, а остальные тоны - оберто­нами.

Во всяком музыкальном тоне мы можем различить на слух два качества: громкость и высоту. Простейшие наблюдения убеждают нас в том, что тона какой-либо данной высоты определяется амплитудой колебаний. Звук камертона после удара по нему постепенно затихает. Это происходит вместе с затуханием колебаний, т. е. совпадением их амплитуды. Ударив камертон сильнее, т. е. сообщив колебаниям большую амплитуду, мы услышим более громкий звук, чем при слабом ударе. То же можно наблюдать и со струной и вообще со всяким источником звука.

Если мы возьмем несколько камертонов разного размера, то не представит труда расположить их на слух в порядке возрастания высоты звука. Тем самым они окажутся расположенными и по размеру: самый большой камертон дает наиболее низкий звук, самый маленький – наиболее высокий звук. Таким образом, высота тона определяется частотой колебаний. Чем выше частота и, следовательно, чем короче период колебаний, тем более высокий звук мы слышим.

Звуки бывают разные. Мы легко различаем свист и дробь барабана, мужской голос (бас) от женского (сопрано).

Чем же отличаются звуки друг от друга?

Об одних звуках говорят, что они низкого тона, другие мы называем звуками высо­кого тона. Ухо их легко различает. Звук, создаваемый большим бараба­ном, это звук низкого тона, свист - звук высокого тона. Простые изме­рения (развертка колебаний) пока­зывают, что звуки низких тонов - это колебания малой частоты в зву­ковой волне. Звуку высокого тона соответствует большая частота коле­баний. Частота колебаний в звуковой волне определяет тон звука.

Таб. 1. Частота колебаний крыльев насекомых и птиц в полете.

Частота колебаний крыльев насекомых и птиц в полете, Гц
Бабочки капустницы Жуки майские		Мухи комнатные Пчелы со взятком Стрекозы	до 440

Существуют особые источники звука, испускающие единственную частоту, так называемый чистый тон. Это камертоны различных размеров - простые устройства, представляющие собой изогнутые металлические стержни на ножках (рис. 172). Чем больше размеры камертонов, тем ниже звук, который он испускает при ударе по нему.

Для шумов характерна сильная непериодичность формы колебаний: либо это – длительное колебание, но очень сложное по форме (шипение, скрип), либо отдельные выбросы (щелчки, стуки). С этой точки зрения шумам следует отнести и звуки, выражаемые согласными (шипящими, губными и т. д.).

Во всех случаях шумовые колебания состоят из огромного количества гармонических колебаний с разными частотами.

У периодического колебания спектр состоит из набора частот – основной и кратных ей. Чем больше в спектре разных частот, тем ближе мы подходим к шуму. Типичные шумы имеют спектры, в которых присутствуют чрезвычайно много частот.

Заключение:

В своей работе мы описали звук как физическое явление, основные характеристики звука, его применение и получение. Значение звуковых волн, а следовательно, и их изучение, которым занимается акустика, чрезвычайно велико. Продолжительные сильные шумы (порядка 90 дБ и более) оказывают вредное действие на нервную систему чело­века, шум морского прибоя или леса - успокаивающее.

С давних пор звук служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные музыкальные инструменты. Звуковые волны являются практически единственным видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации. Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практическое применение ультразвука создало целую отрасль современной техники - ультразвуковую технику ультразвука Ультразвук используется как для контрольно-измерительных целей (в частности, в дефектоскопии), так и для активного воздействия на вещество (ультразвуковая очистка, механическая обработка, сварка и т. п.). Высокочастотные звуковые волны и особенно гиперзвук служат важнейшим средством исследований в физике твёрдого тела. Как мы видим в этой области нам многое ещё неизвестно и предстоит исследовать в дальнейшем.

Используемая литература:

1. . Физика. Механика. Учебник для 9кл. –М. Просвещение. 1997

2. «Физика – 9»

3. , «Курс общей физики»

4. «Лабораторные занятия по физике»

5. Элементарный учебник физики под редакцией том III. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика – Репринт 10 изд перераб, 1995

Учебник по физике для 9 класса средней школы , 1992 Детская энциклопедия. М. Изд. «Просвещение». 1966 М. Колтун. Мир физики. Изд. «Детская литература». 1984 Энциклопедический словарь юного физика. . 1991 и др. Факультативный курс физики. 10кл.- М. Просвещение. 1979г

---