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 powinno składać się z :

- Komputer z odpowiednim oprogramowaniem potrzebnym do analizy dźwięku

- Mikrofonu który potrzebny jest do zamiany dźwięku słyszalnego w sygnał elektryczny

- Gitara elektryczna

- Kabel połączeniowy do gitary elektrycznej

- Inne źródła dźwięku

Przebieg ćwiczenia:

Rejestrowanie za pomocą programu Spectogram przebiegu widma dźwięku wydawanego przy wymawianiu samogłosek (a, e, i, u). Samogłoski wymawiane były kolejno przez trzech członków grupy laboratoryjnej. Część druga polega na zbadaniu widma akustycznego 3 różnych strun gitary elektrycznej. Każdą strunę badamy kolejno w 4 punktach. Odpowiednio jako całość , skracając o połowę (w ½) , w 1/3 długości i w ¼ długości.

Widma dźwięku otrzymane podczas przebiegu zadania.

Widma dla cienkiej struny gitary

 

Widma dla średniej struny gitary

Widma akustyczne dla struny „grubej” gitary.

Widmo akustyczne dla głoski „u” dla dwóch osób.

Maciek ”u”

Mariusz „u”

Widma akustyczne dla głoski „i”

Maciek „i”

Mariusz „i”

Widmo akustyczne dla gwizdu

Mikołaj „gwizd”

Mariusz „gwizd”

Wnioski:

Na podstawie kolejnych widm akustycznych zauważyłem że częstotliwości kolejnych tonów w widmach są wielokrotnościami tonu podstawowego, więc dźwięki te są wielotonami harmonicznymi

Poszczególne widma dla tej samej głoski lecz u różnych osób różnią się nieznacznie od siebie. Na podstawie danych w tabelach oraz wykresów możemy stwierdzić że u Mariusza częstotliwość głoski „u” jest wyższa niż Maćka. Również mój gwizd podczas próby miał większą częstotliwość niż Maćka. Rzecz ma się tak samo z wartością natężeń w tych dwóch wypadkach.

Można w ten sposób stwierdzić że Maciek ma głos niższy niż Mariusz i Ja.

Podobnego charakteru różnice można zauważyć również pomiędzy kolejnymi strunami. Struna „cienka” wydaje dźwięk wyższy niż struna „średnia” a ta natomiast wydaje dźwięk wyższy niż struna „gruba”.

Barwa dźwięku zależy w dużej mierze od ilości tonów w poszczególnych dźwięków np. bogatszą barwę ma struna „cienka” badana jako całość niż ta sama struna badana w połowie w 1/3 i w ¼ długości.

---