Физика и музыка

1. Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №1»

Презентация по физики
на тему:
«Физика и музыка»
Выполнил:
Маляр Матвей,
Ученик 9-Б класса.
Проверила:
Самострелова Е. Ю.,
Учитель физики
г. Кулебаки, 2019

2. Содержание:

Введение и цель.
Основная часть
1.
2.
3.
4.
Что такое музыка?
Значение музыки в жизни человека.
Человек и звук.
Характеристики звука.
Акустика
Историческая справка.
Заключение.

3. Введение и цель:

Физика и музыка действительно связаны между собой, причем достаточно
сильно. Жаль, что зачастую взаимосвязь между ними люди или не чувствуют, или
вообще не знают про нее, или просто еще не задумывались об этом. Поэтому я
решил рассказать и показать вам эту связь – между физикой и музыкой. И не
только потому, что это нужно знать каждому человеку, но и хотя бы потому, что
это просто интересно и достаточно доступно.
Цель: познакомиться с понятием «звук» и характеристиками звука, научиться
различать звуки по громкости, тону, тембру, показать, как эти характеристики
связаны с частотой и амплитудой колебаний, показать связь физики с музыкой.

4. Что такое музыка?

Музыка - это искусство, средством которого является звук и тишина. Наверное,
любой человек в своей жизни слышал хоть раз журчание ручейка в лесу. Не
напоминает ли оно вам мелодичную музыку? А шум весеннего дождя по крыше разве это не похоже на мелодию? Именно тогда, когда человек начал вокруг себя
замечать подобные детали, он осознал, что его повсюду окружает музыка. Это
искусство звуков, создающих вместе уникальную гармонию. И человек стал
учиться у природы. Однако для того, чтобы создать гармоничную мелодию,
недостаточно было простого понимания того, что музыка - это искусство. Чего-то
не хватало, и люди стали экспериментировать, искать средства передачи звуков,
самовыражаться.

5. Значение музыки в жизни человека:

Музыка обладает сильным воздействием на внутренний мир человека. Главными
выразительными средствами и элементами ее являются: темп, метр, ритм,
мелодия, инструментовка, гармония, тембр, динамика и другие. Музыка обладает
свойством воздействовать на наше настроение. Она может доставлять
наслаждение или, напротив, вызывать сильное душевное беспокойство,
побуждать слушателя к размышлениям и открывать перед ним неизвестные ранее
стороны жизни. Именно музыке дано выразить чувства столь сложные, что их
порой невозможно описать словами.
Глубокое понимание музыки требует от слушателя определенного усилия, но как
много обретает человек, сделавший это усилие! Перед ним открывается чудесный
мир, наполненный звуками, покоряющими красотой и одухотворенностью. Этот
мир открыт людям, главное – слушать музыку.

6. Человек и звук:

Человек всегда жил в мире звуков и шума. Звук-это то, что слышит ухо. Обычно говорят,
что звук –это механическая волна. Также есть в жизни человека и шумы. Шум - громкие
звуки, слившиеся в нестройное звучание. Звуки очень многообразны: шум дождя, грохот
водопада, курлыканье журавлей, потрескивание деревьев на морозе, скрип стволов,
раскачиваемых ветром, шум растревоженной ветром листвы, тихое журчание ручейка,
шорох осторожных шагов, рокот мотора.
Человек украсил мир речью, пением, музыкой- заставил предметы звучать по своему
усмотрению. Хорошо высушенные и натянутые шкуры животных стали барабанами. Жилы
- струнами. Трубчатые стебли растений - первыми духовыми инструментами.
Для всех живых организмов, в том числе и человека, звук является одним из воздействий
окружающей среды. В природе громкие звуки редки, шум относительно слаб и
непродолжителен. Сочетание звуковых раздражителей дает время животным и человеку,
необходимое для оценки их характера и формирования ответной реакции. Звуки и шумы
большой мощности поражают слуховой аппарат, нервные центры, могут вызвать болевые
ощущения и шок. Так действует шумовой загрязнение.
Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром
во время грозы. Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас
от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то
колеблющееся. В итоге мы получаем более правильное обозначение. Звук - это
механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде,
твёрдом теле и т.п.
Ощущение звука создается только при определенных частотах колебаний в волне. Опыты
показывают, что для органа слуха человека звуковыми являются только такие волны, в
которых колебания происходят с частотами от 20 до 20000 Гц. Колебания большей частоты
называют ультразвуком, меньшей - инфразвуком.

7. Характеристики звука:

Характеристиками звука являются:
1) Высота - определяется частотой колебаний источника.
Чем больше частота колебаний источника, тем выше тон издаваемого им звука.
Звуки человеческого голоса по высоте делят на несколько диапазонов:
бас – 80–350 Гц,
баритон – 110–149 Гц,
тенор – 130–520 Гц,
дискант – 260–1000 Гц,
сопрано – 260–1050 Гц,
колоратурное сопрано – до 1400 Гц
2) Громкость – зависит от:
А) амплитуды колебаний источника звука (чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук)
Б) длительности звука и от индивидуальных особенностей слушателя.
3) Скорость - распространение звука происходит не мгновенно, а с конечной скоростью.
Скорость звука в воздухе - приблизительно 340 м/с.
Скорость звука в воде — 1500 м/с.
Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с
4) Частота - влияет на высоту тона.
5) Амплитуда – влияет на громкость (чем больше амплитуда, тем звук громче).

8. Акустика:

Аку́стика (от греч. ἀκούω (аку́о) — слышу) — наука о звуке, изучающая физическую природу звука и проблемы,
связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием. Акустика является одним из
направлений физики(механики), исследующих упругие колебания и волны от самых низких (условно от 0 Гц) до высоких
частот. Основными направлениями современной акустики являются:
Общая (физическая) акустика — теория излучения и распространения звука в различных средах, теория
дифракции, интерференции и рассеяния звуковых волн. Линейные и нелинейные процессы распространения звука.
Геометрическая акустика — раздел акустики, предметом изучения которого являются законы распространения звука.
В основе лежит представление о том, что звуковые лучи — это линии, касательные к которым совпадают с
направлением распространения энергии акустических колебаний.
Архитектурная акустика — законы распространения звука в закрытых (полуоткрытых, открытых) помещениях,
методы управления структурой поля и т. д.
Строительная акустика — защита от шума зданий, промышленных предприятий (расчёт конструкций и
сооружений, выбор материалов и т. д.).
Психоакустика — основные законы слухового восприятия, определения связи объективных и субъективных
параметров звука, определения законов расшифровки «звукового образа».
Музыкальная акустика — проблемы создания, распространения и восприятия звуков, используемых в музыке.
Биоакустика — теория восприятия и излучения звука биологическими объектами, изучение слуховой системы
различных видов животных и др.
Электроакустика — раздел прикладной акустики, занимающийся теорией, методами расчёта и созданием
электроакустических преобразователей
Аэроакустика (авиационная акустика) — излучение и распространение шумов в авиационных конструкциях.
Гидроакустика — распространение, поглощение, затухание звука в воде, теория гидроакустических
преобразователей, теория антенн и гидроакустических эхолокаторов, распознавание движущихся объектов и др.
Акустика транспорта — анализ шумов, разработка методов и средств звукопоглощения и звукоизоляции в
различных видах транспорта (самолётах, поездах, автомобилях и др.)
Медицинская акустика — разработка медицинской аппаратуры, основанной на обработке и передаче звуковых
сигналов (слуховые аппараты, диагностические приборы)
Ультразвуковая акустика — теория ультразвука, создание ультразвуковой аппаратуры, в том числе ультразвуковых
преобразователей для промышленного применения в гидроакустике, измерительной технике и др.
Квантовая акустика (акустоэлектроника) — теория гиперзвука, создание фильтров на поверхностных
акустических волнах
Акустика речи — теория и синтез речи, выделение речи на фоне шумов, автоматическое распознавание речи и т. д.
Цифровая акустика — связана с созданием микропроцессорной (аудиопроцессорной) и компьютерной техники.

9. Историческая справка:

Первые наблюдения по акустики были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор
установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы издающей звук.
В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно представил, как распространяется звук в
воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха и объяснил
эхо отражением звука от препятствий.
В XV веке Леонардо да Винчи сформулировал принцип независимости звуковых волн от
различных источников.
В 1660 году в опытах Роберта Бойля было доказано, что воздух является проводником звука
(в вакууме звук не распространяется).
В 1700 - 1707 гг. вышли мемуары Жозефа Савёра по акустике, опубликованные Парижской
Академией наук. В этих мемуарах Савёр рассматривает явление, хорошо известное
конструкторам органов: если две трубы органа издают одновременно два звука, лишь
немного отличающиеся по высоте, то слышны периодические усиления звука, подобные
барабанной дроби. Савёр объяснил это явление периодическим совпадением колебаний
обоих звуков. Если, например, один из двух звуков соответствует 32 колебаниям в секунду, а
другой - 40 колебаниям , то конец четвёртого колебания первого звука совпадает с концом
пятого колебания второго звука и, таким образом происходит усиление звука.
Наконец, Савёр первый пытался определить границу восприятия колебаний как звуков: для
низких звуков он указал границу в 25 колебаний в секунду, а для высоких - 12 800.
За тем, Ньютон, основываясь на этих экспериментальных работах Савёра, дал первый
расчет длины волны звука и пришел к выводу, хорошо известному сейчас в физике, что для
любой открытой трубы длина волны испускаемого звука равна удвоенной длине трубы. "И в
этом состоят главнейшие звуковые явления".

10. Заключение:

В заключение хочется сказать, что, занявшись данной работой, я даже не
предполагал, что открою для себя много нового и интересного – этот
удивительный мир музыки. Но самое главное, я и не предполагал, что музыку и
физику может связывать так много общего. Физика помогает сделать
музыкальные звуки лучше и ярче. И все же можно быть уверенным, что с
развитием музыкальной механики в синтезаторах и других современных
инструментах будут все больше использоваться различные физические
спецэффекты, и чем дальше будет совершенствоваться физика, тем дальше
пойдет музыкальная наука.