Духовые музыкальные инструменты    

    Духовые музыкальные инструментыЗвуки, образуемые духовыми инструментами, зависят от возникающих в трубах стоячих волн. Тон зависит от длины трубы и вида колебаний воздуха в трубе. На рисунке 1 представлена открытая труба органа. Воздух вдувается в трубу через отверстие О и ударяется об острый выступ Е.

    Это заставляет воздух в трубе колебаться. Поскольку оба конца трубы открыты, то на каждом конце всегда возникает пучность. Простейшим видом колебаний является такой, когда на каждом конце находится пучность, а один узел - в середине. 

    Это основные колебания (рис. 1,а), и длина трубы примерно равна половине длины волны. Частота f0 основного тона ≈ с/2l, где с - скорость звука и l - длина трубы. На рисунке 1,б представлен другой возможный вид колебаний - первый обертон. Здесь длина l приблизительно равна одной длине волны, а частота составляет 2f0, вдвое больше основной. Показан также и второй обертон с частотой 3f0 (рис. 1,в). Нетрудно представить и другие виды собственных колебаний, и вы обнаружите все обертоны, которые возможны. Закрытая органная труба имеет пробку на конце, т.е. конец трубы закрыт. Это означает, что на этом конце всегда находится узел.

    Виды колебаний в открытой и закрытой трубе

    Возможные виды колебаний показаны на рисунке 2. Совершенно очевидно, что:

    а) основная частота fс закрытой трубы составляет половину основной частоты открытой трубы той же длины, т. е. f0 = 2fc;

    б) закрытой трубой могут быть образованы лишь нечетные обертоны.

    Таким образом, диапазон тонов открытой трубы больше, чем закрытой. Физические условия изменяют звучание музыкальных инструментов. Повышение температуры вызывает увеличение скорости звука в воздухе и, следовательно, увеличение основной частоты. Длина трубы также несколько увеличивается, вызывая уменьшение частоты.

    Играя на органе, например, в церкви, исполнители просят включить обогрев, чтобы орган звучал при нормальной для него температуре. Струнные инструменты имеют регуляторы натяжения струн. Повышение температуры ведет к некоторому расширению струны и уменьшению натяжения.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved