Laboratorium fizyki CMF PŁ

Wydział: Biotechnologia

semestr II rok akademicki 2008/2009

ocena _____

Cele ćwiczenia:

• badanie widma dźwięku wydanego przez różne źródła

• badanie zmian widma zachodzących przy zmianie warunków wzbudzania źródła dźwięku.

Wprowadzenie:

Źródłem fali akustycznej może stać się każde sprężyste ciało pobudzone do drgań przez uderzenie , szarpnięcie, potarcie itp. Najczęściej wzbudzone źródło wykonuje jednocześnie wiele niezależnych drgań o różnych amplitudach i częstotliwościach. Częstotliwości i amplitudy poszczególnych drgań źródła, zależą od cech źródła.

Jeśli źródło wykonuje drgania harmoniczne o jednej częstotliwości to wydawany przez nie dźwięk określa się jako ton. Źródło wykonujące jednocześnie wiele drgań wydaje dźwięk złożony z wielu tonów. Jeżeli częstotliwości tonów spełniają warunek f₁ : f₂ : f₃ ...=1:2:3..., to dźwięk ten nazywa się wielotonem harmonicznym. Składowa o najniższej częstotliwości zwana jest tonem podstawowym lub pierwszą harmoniczną dźwięku a składowe o wyższych częstotliwościach odpowiednio drugą, trzecią itd. harmoniczną. Jeśli źródło wykonuje drgania, których częstotliwości nie są wielokrotnościami częstotliwości tonu podstawowego to wydany wtedy dźwięk zwany jest wielotonem nieharmonicznym.

Opis Stanowiska:

Stanowisko do wykonania ćwiczenia składało się z komputera wyposażonego w odpowiednie oprogramowanie, gitary elektrycznej (Spectogram) oraz mikrofonu, których zadaniem było przetwarzanie słyszalnego dźwięku na sygnał elektryczny.

Przebieg ćwiczenia:

Za pomocą programu Spectogram rejestrowaliśmy przebieg widma dźwięku wydawanego przy szarpnięciu strun gitary (grubej, średniej i cienkiej) całej, w połowie, jednej trzeciej i jednej czwartej ich długości oraz wymawianiu samogłosek (i, u, gwizd). Samogłoski wymawiane były kolejno przez dwóch członków grupy laboratoryjnej.

Wnioski:

Na podstawie otrzymanych widm zauważyliśmy że częstotliwości kolejnych tonów w widmach dźwięków są wielokrotnością częstotliwości tonu podstawowego, dźwięki te są więc wielotonami harmonicznymi.

Z wykresów i tabeli łatwo można zauważyć, że różne struny szarpnięte podczas ograniczania ich do różnych długości dają różne częstotliwości fal. Ta sama struna, przyciśnięta w różnych odległościach od początku gryfu nadaje falą różne częstotliwości co daje wiele możliwości dźwięków. Pomiędzy różnymi strunami te różnice są jeszcze bardziej widoczne ponieważ każda struna wydaje różne ilości tonów co daje różne barwy dźwięków. Podobnie to wygląda przy widmach głosek wydawanych przez ludzkie struny głosowe. Maćka „u” ma niższą częstotliwość niż „u” Mariusza. Nasze ucho wychwytuje ta różnice częstotliwości i dla tego słyszymy różnice pomiędzy głosem Maćka a głosem Mariusza.

Reasumując barwa dźwięku w dużej mierze zależy od ilości tonów które wyda źródło dźwięku. Im więcej tonów tym ten dźwięk jest bogatszy. Natomiast im wyższa częstotliwość fali dźwiękowej tym ten dźwięk jest wyższy.

Kod ćwiczenia	Tytuł ćwiczenia
M6b	Badanie widma akustycznego różnych źródeł dźwięku

---