Dźwięk i jego cechy

Jak powstaje dźwięk?

Do powstania dźwięku potrzebne jest źródło, które będzie jego początkiem. Źródłem dźwięku może być wiele otaczających nas na co dzień przedmiotów, pod jednym jednak warunkiem, że będą one podlegać drganiom. Takie wymogi spełniają np. pręt metalowy, płytka metalowa lub drewniana, napięta struna metalowa, z jelit zwierzęcych, jedwabiu, włosia, nylonu, przędzy, trawy, słup powietrza zawarty w rurze, itp. Jak wywołać powstanie dźwięku? Na instrumentach strunowych poprzez uderzenie struny młoteczkiem, wprawionym w ruch przez grającego (fortepian), przez szarpnięcie struny palcem (harfa, gitara), przez pocieranie struny smyczkiem (instr. smyczkowe); w instrumentach perkusyjnych, przez uderzenie pałką w napiętą membranę, drewnianą lub metalową płytkę; w instrumentach dętych przez zadęcie w drewnianą lub metalową rurę (flet, trąbka). Aby jednak można było usłyszeć nasz dźwięk potrzebne są do tego jeszcze określone warunki. Pierwszy warunek to istnienie przewodnika dźwięku, którym mogą być ciała lotne (gazy), płynne (ciecze) lub stałe (metal, drzewo, szkło, itp.). Ośrodki te, na zasadzie ruchu falowego przenoszą dźwięk od jego źródła do ucha słuchającego. Innymi słowy: gdy uderzymy jakiś przedmiot posiadający cechy sprężystości zacznie on wytwarzać drgania w postaci fali (najczęściej złożonej), która przemieszczając się w powietrzu dociera do naszego narządu słuchu i odbierana jest przez nas jako pewien bliżej nieokreślony dźwięk.

Szybkość rozchodzenia się dźwięku w powietrzu w temperaturze 0 stopni Celsjusza wynosi około 330 metrów na sekundę. W sali koncertowej, w której temperatura jest znacznie wyższa – około 18-20 stopni – szybkość ta wzrasta do 340 metrów na sekundę.

Cechy dźwięku

Wysokość. W zależności od rodzaju materiału i od wymiarów fizycznych ciała drgające wykonują więcej lub mniej drgań na sekundę. Krótka i cienka struna lub płytka (struny w skrzypcach, górne struny fortepianu, dzwonki) wykonuje tysiące drgań na sekundę i wydaje dźwięk wysoki; struny lub płytki grube i długie (struny kontrabasu, basowe struny fortepianu) drgają kilkadziesiąt razy na sekundę, wydając dźwięk niski. Wynika z tego, że wysokość dźwięku zależna jest od ilości drgań na sekundę; im wyższa częstotliwość tym wyższy dźwięk (a1 kamertonowe = 440 drgań na sekundę). Jak wiadomo kamerton wyznacza nam dźwięk podstawowy, do którego dostrajamy pozostałe dźwięki. Obecnie ma on ustaloną częstotliwość na 440Hz, dawniej jednak wahał się on od 390 do 490Hz w zależności od kraju, a nawet miasta.

Głośność. Wyznacza ona kolejną cechę dźwięku, zależną od amplitudy drgania. Na wielkość amplitudy wpływa specyfika danego materiału (inną amplitudę będzie posiadał np. metal, a inną drewno) oraz wielkość powierzchni drgającego ciała (dlatego tworzy się tzw. pudła rezonansowe – skrzypce, gitara, które rezonując wzmacniają wydobywane dźwięki).

Czas trwania. Wyznaczany jest chwilą rozpoczęcia oraz zaniku drgania ciała. Gdy zanikają drgania zanika również dźwięk. Zdarza się, że czas trwania dźwięku wydłuża się pozornie w zależności od wielkości pomieszczenia i jego właściwości akustycznych; mówimy wtedy o tak zwanym pogłosie, np. w kościele.

Barwa dźwięku. Jeśli porównamy dwa dźwięki wydobyte z różnych instrumentów, np. ze skrzypiec i klarnetu, posiadające taką samą wysokość i głośność zauważymy, że różnią się od siebie. Cecha, która je różni nazywana jest barwą dźwięku.