1. WSTĘP TEORETYCZNY

Obiekt, drgając w sprężystym ośrodku, pobudza do drgań cząsteczki będące z nim bezpośrednio w kontakcie. One zaś stają się źródłem drgań dla kolejnych cząsteczek. W wyniku takiego oddziaływania powstaje fala, polegająca na następujących po sobie kolejno zagęszczeniach i rozrzedzeniach ośrodka. Fala taka nosi nazwę fali akustycznej. Kierunek rozchodzenia się fali jest zgodny z kierunkiem drgań cząsteczek ośrodka, jest to więc fala podłużna.

Źródło wykonujące jednocześnie wiele drgań wydaje dźwięk złożony z wielu tonów. Ton o najniższej częstotliwości nazywany jest tonem podstawowym lub pierwszą harmoniczną dźwięku, a tony o wyższych częstotliwościach odpowiednio: pierwszą, drugą,… harmoniczną.

2. CEL ĆWIECZEŃ I ZESTAW BADAWCZY

Pierwszej części ćwiczenia celem było odnalezienie akustycznego widma mowy, poprzez wymawianie poszczególnych głosek do mikrofonu (a, e, i, u, r, s, ). Zestaw badawczy składał się z mikrofonu, komputera z odpowiednim oprogramowaniem.

W drugiej części ćwiczenia celem było poznanie widma akustycznego gitary w zależności od sposobu pobudzania drgań ( 1/1;1/2; 1/3 długości struny)

Zestaw badawczy składał się z gitary elektrycznej, komputera z odpowiednim oprogramowaniem oraz kabla połączeniowego do gitary elektrycznej.

3. PRZEBIEG

POMIARU

a) pomiar dla akustycznego widma mowy

Po uruchomieniu programu Spectrogram oraz po włączeniu rejestracji dźwięku. Naszym zadaniem było wypowiadanie poszczególnych głosek oraz zapisaniu wyników pomiarów w postaci wykresów amplitudy od częstotliwości z których później odczytywaliśmy dane wszystkich kolejnych maksymalnych wartości.

b) pomiar dla widma akustycznego gitary elektrycznej

Po uruchomieniu programu Spectrogram oraz po włączeniu rejestracji dźwięku. Naszym zadaniem było szarpanie kolejno 3 strun gitary w odpowiednich ich długościach (1/1; 1/2; 1/3) oraz zapisaniu wyników pomiarów w postaci wykresów amplitudy od częstotliwości z których później odczytywaliśmy dane wszystkich kolejnych maksymalnych wartości.

4. OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARU

1. Pomiary dla akustycznego widma mowy

Samogłoska „a” - pierwsza osoba

[Hz]	249	480	723	900	1215	1491	1713
[dB]	46	50	43	30	30	39	47

Samogłoska „a” - druga osoba

[Hz]	222	493	711	852	1256	1457	1500	1724
[db]	32	36	40	30	31	38	52	54

Samogłoska „e” - pierwsza osoba

[Hz]	160	375	505	664	705	1013	1190	1423	1558	1620	2700
[dB]	42	43	48	38	40	43	52	58	44	53	58

Samogłoska „e” -trzecia osoba

[Hz]	220	478	720	854	1205	1358	2200
[dB]	39	43	36	27	44	52	46

Samogłoska „i” - druga osoba

[Hz]	260	512	2923
[dB]	29	56	56

Samogłoska „i” - trzecia osoba

[Hz]	180	372	527	1824	2350	3824
[dB]	30	35	58	56	42	53

Samogłoska „u” - pierwsza osoba

[Hz]	318	597	821	1210	3282
[dB]	25	34	43	56	50

Samogłoska „u” - trzecia osoba

[Hz]	142	298	421	718
[dB]	42	39	43	56

Spółgłoska „r” - pierwsza osoba

[Hz]	102	157	248	260	270	320	352	402	410	518	580	790	810
[dB]	58	59	58	35	41	55	57	58	58	35	42	55	50
[Hz]	1000	1211	1360	1542	1623
[dB]	57	51	52	51	49

Spółgłoska „r” - druga osoba

[Hz]	121	138	147	162	181	201	227	251	278	292	317	338	356
[dB]	22	23	35	23	20	22	24	21	23	24	23	23	24
[Hz]	361	385	398	419	436	497	531	562	594	623	649	689	728
[dB]	23	24	27	28	31	36	35	34	33	30	31	34	35
[Hz]	829	845	912	956	1001	1140	1298	1472	1699
[dB]	36	39	41	42	45	47	58	56	59

Spółgłoska „s” - druga osoba

[Hz]	121	152	168	175	208	232	251	283	307	312	383	423	489
[dB]	38	35	37	38	39	40	41	42	43	43	44	44	48
[Hz]	629	791
[dB]	52	58

Spółgłoska „s” - trzecia osoba

[Hz]	109	135	143	159	177	217	248	285	321	415	584	598
[dB]	22	21	20	19	24	21	23	28	22	24	30	31
[Hz]	607	801	963	984	1012	1138	1295	1328	1457	1537	1611	1897
[dB]	30	33	36	39	41	43	52	49	43	50	51	52
[Hz]	1917	2108	2205	2551	2568	2724	3106	3759	4102	4657
[dB]	51	55	57	59	60	55	56	55	50	49

b) Pomiary dla widma akustycznego gitary elektrycznej

Struna gruba - cała długość

[Hz]	27	118	253	366	490	614	727	845	980
[dB]	51	12	12	21	28	32	32	41	50

Struna gruba 1/2 długości

[Hz]	11	151	248	339	738	980	1227	1470	1723	1960	2202	2455	2702
[dB]	45	55	16	56	24	42	27	38	35	51	51	53	49

Struna gruba - 1/3 długości

[Hz]	16	447	882
[dB]	57	23	51

Struna średnia - cała długość

[Hz]	11	59	145	231	296	436	581	732	857	1028	1174	1319	1464
[dB]	51	53	16	57	38	31	42	32	33	35	48	41	40
[Hz]	1610	1771	1916	2218
[dB]	43	53	56	58

Struna średnia - 1/2 długości

[Hz]	11	188	291	393	581	883	1464
[dB]	49	59	18	58	44	40	52

Struna średnia - 1/3 długości

[Hz]	11	205	528	587	1168
[dB]	57	40	46	43	53

Struna cienka - cała długość

[Hz]	11	328	662	996
[dB]	55	25	35	48

Struna cienka - 1/2 długości

[Hz]	11	668	1992
[dB]	51	28	37

Struna cienka - 1/3 długości

[Hz]	16	1184	2374
[dB]	50	47	40

5. WNIOSKI

• Widmo dla poszczególnych strun, w tych samych miejscach wzbudzania, różni się ze względu na inną dla każdej badanej struny częstotliwość pierwszej harmonicznej.

• Natomiast widmo akustyczne dla różnych punktów wzbudzania tej samej struny różni się ze względu na różna długość fal jakie mieszczą się w strunie -
  (dla węzła w ½ dł.),
  (dla węzła w ¼ dł.) i
  (dla węzła w 1/3 dł.)

• Różnice w składzie widma akustycznego dla każdej ze strun, oraz tych samych strun pobudzanych w różnych punktach powoduje, iż w każdej z w/w sytuacji do uszu człowieka dociera dźwięk o innej barwie.

• Różnice częstotliwości podstawowych (329,6 Hz dla struny e¹ , 196 Hz dla struny g i 82,41 Hz dla struny E) oraz różnice w krotnościach tonów podstawowych dla tychże strun spowodowane były kilkoma elementami:

- drganiami zewnętrznymi całego układu;

- rozstrojeniem gitary (tony podstawowe różniące się od tabelarycznych);

- błędach przy przesyle sygnału do komputera spowodowanych jakością kabla;

- błędach przy odczycie danych z wykresu programu analizującego widmo;

- błędach podczas zapisywania pomiarów.

• Amplituda oraz częstotliwość fali akustycznej zależy od barwy dźwięku wydawanego przez dana osobę uczestniczącą w ćwiczeniu.

1

---