Garso tonai
Kalbėdami mes kuriame garsus. Kalbos garsų kūrimo procese dalyvauja mūsų balso stygos, vibruojančios gerklėje. Prie garso kūrimo prisideda ir plaučiai. Jie užtikrina oro judėjimą pro balso stygas ir skatina jas vibruoti. Balso stygų virpėjimą nesunku pajusti pridėjus ranką prie kaklo ir garsiai tariant garsus. Garso tonai yra skirtingi – aukštieji ir žemieji. Tariami balsiai yra žemojo tono garsai. O priebalsiai, ypač „f“, „s“ ir „d“, yra aukšti garsai. Net ir užsimerkę iš garso tono galime atskirti uodą ir musę. Uodo zyzimas yra aukštojo tono garsas, musės – žemesnio tono garsas.
Garso dažnis
Garso toną lemia garso bangos dažnis. Virpantys garso šaltiniai (balso stygos, uodo ar musės sparneliai, gitaros ar smuiko stygos) sukelia garso bangas. Kuo dažniau virpa garso šaltinis, tuo dažniau svyruoja oro dalelės bangoje ir tuo didesnis bangos dažnis. Terpės dalelės judėjimas iš 1-os padėties į 2-ą padėtį, iš 2-os padėties į 3-ią ir grįžimas iš 3-ios padėties į 1-ą sudaro vieną svyravimą (1.2.1 pav.).
Tarkime, kad per 1 sekundę oro dalelė atlieka du svyravimus. Vadinasi, dalelės svyravimų dažnis bus lygus 2.
Garso bangos dažnis parodo, kaip dažnai svyruoja ją sudarančios oro dalelės. Garso bangos dažnis išreiškiamas terpės dalelių svyravimų skaičiumi per laiko vienetą ir žymimas simboliu [f]. Pagrindinis svyravimų dažnio matavimo vienetas yra hercas (žymimas Hz). Dalelės svyravimų dažnis lygus 1 Hz, jei per vieną sekundę įvyksta vienas dalelės svyravimas:
Garso dažnis ir garso tonas
Žmogaus ausis girdi garsus, kurių dažnis yra nuo 20 iki 20 000 Hz. Dideliu dažniu svyruojantys garso šaltiniai sukelia aukštojo tono garsą. Pavyzdžiui, uodo zyzimas yra aukštojo tono garsas, nes jo sparnelių svyravimų dažnis yra didelis. Uodas per 1 sekundę sugeba sumojuoti sparneliais net 10 000 kartų. Musės zyzimas yra žemojo tono garsas, nes musė sparneliais mojuoja rečiau (per 1 sekundę 350 kartų). Didelė sunki gitaros styga virpa lėtai ir sukuria žemą garsą, plonesnė styga virpa greičiau ir sukuria aukštą garsą.
Žemojo ir aukštojo dažnio garso bangų pavaizdavimas
Garso banga yra kintamojo slėgio ore banga. Ją galima aptikti slėgio virpesių fiksavimo prietaisu – detektoriumi (1.2.2 pav.). Detektoriaus ekrane matomas oro slėgio kitimo bėgant laikui grafikas. Aukštojo ir žemojo dažnio garso grafikai (1.2.3 pav.) skiriasi.
Muzikos natų fizika
Muzikos sąvoka „nata“ apibūdina muzikinio garso aukštį ir trukmę. Muzikinės natos aukštis nusako, kaip žemai ar aukštai skamba nata. Muzikinį garsą sudaro garso banga. Kuo didesnis garso bangos dažnis, tuo didesnis natos aukštis. Muzikoje naudojamos septynios pagrindinės muzikos natos, žymimos pirmomis septyniomis lotynų abėcėlės raidėmis: A, B, C, D, E, F, G (1.2.4 pav.). Kiekviena iš jų yra skirtingo dažnio arba aukščio. Pavyzdžiui, pagrindinės A (la) natos dažnis yra 440 Hz, o B (si) natos – 494 Hz.
Po natos G (sol) yra kitas tų pačių septynių natų rinkinys, tik aukščiau. Kiekvienas šių septynių natų ir jų pusės žingsnio natų rinkinys vadinamas oktava. Vidurinė oktava dažnai vadinama ketvirtąja. Taigi, žemesnė oktava yra trečioji, aukštesnė oktava – penktoji. Kiekvienos oktavos natos aukštis ir dažnis yra dvigubai didesni už tos pačios natos, esančios žemesnėje oktavoje, aukštį ir dažnį. Pavyzdžiui, natos A (la), esančios ketvirtojoje oktavoje (A4), dažnis yra 440 Hz, o tos pačios natos A (la) dažnis penktojoje oktavoje (A5) yra 880 Hz.
Kita svarbi muzikinės natos dalis (be tono) yra trukmė. Tai laikas, kai nata yra laikoma arba grojama. Kiekviena nata trunka tam tikrą laiko tarpą. Pavyzdžiui, pusinė nata grojama dvigubai ilgiau nei ketvirtinė.
Klausimai ir užduotys
- Pateikite žemojo ir aukštojo tono garsų pavyzdžių. Paaiškinkite, kas lemia garso toną.
- Lėtai vardykite lietuvių kalbos abėcėlės raides. Pajuskite, kaip jūsų liežuvis ir lūpos juda tariant įvairius garsus. Aptarkite pastebėtas patirtis.
- Eidamas lėtai Benas per vieną sekundę žengė vieną žingsnį. Kam lygus Beno žingsnių dažnis? Pamatęs draugą, Benas pradėjo bėgti link jo ir per vieną sekundę padarė du žingsnius. Kam lygus bėgančio Beno žingsnių dažnis?
- Ketvirtosios oktavos A (la) natos dažnis yra 440 Hz. Kiek svyravimų per sekundę atlieka gitaros styga, grojant šią natą? Kiek svyravimų per sekundę atlieka gitaros styga, grojant šią natą penktojoje oktavoje?
- Gal jau mokate groti gitara (1.2.5 pav.)? O gal norėtumėte išmokti? Klasikinė gitara turi 6 stygas (1.2.6 pav.). Kodėl ta pačia gitaros styga galima išgauti skirtingas natas?
- Paimkite tris vienodas stiklines. Vieną stiklinę pripildykite vandens iki viršaus, kitą – iki pusės. Į trečią stiklinę vandens pilkite tiek, kad jis užpildytų ketvirtadalį. Pieštuku pastuksenkite į kiekvieną stiklinę. Įsiklausykite į skleidžiamų garsų toną. Paaiškinkite stebimą reiškinį.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"