Когда вы бьете камертоном, вы слышите чистый тон/синусоиду, обычно 440 Гц. Вчера я попытался ударить столовым ножом, сделанным полностью из нержавеющей стали, по грейпфруту. Когда я поднес его к уху, я услышал частоту примерно 698 Гц, работающую почти так же, как обычный камертон, но с чуть менее продолжительным тоном. Это заставило меня задуматься; каковы условия для возникновения такого чистого тона?
Я собираюсь предположить, что тоны камертона (и моего столового ножа) не совсем чистые. Я знаю, что есть некоторые верхние частоты, которые также звучат, и, возможно, что-то еще. Но некоторые объекты вместе издают совершенно другой звук, с гораздо более четкими обертонами и более специфическим тембром. В отличие от них, я думаю, можно с уверенностью сказать, что камертоны по существу звучат относительно чистым тоном.
Но каковы условия для возникновения такого чистого тона? Я знаю, что их можно выделить как обертоны из ноты с гармониками. Но почему камертон не звучит самостоятельным тоном без гармоник или, по крайней мере, с неслышимыми гармониками? Каковы фактические физические условия для возникновения чего-то подобного? И как можно его воссоздать?
Извините, если я пропустил что-то очевидное или неправильно отформатировал, это мой первый пост на этом сайте. Заранее спасибо!
Это очень широкий вопрос, и наиболее полным ответом на него будет просто копия учебника по акустике. В целом, однако, мы можем сказать, что несколько факторов важны для определения того, как звучит вибрирующий объект, например:
Свойства материала , такие как жесткость, натяжение, скорость звука внутри материала, однородность материала и т. д.
Геометрия , изменяющая количество и частоту доступных режимов нормалей;
Как создаются колебания , поскольку разные движущие силы будут возбуждать разные нормальные режимы;
Свойства воздуха , которые могут неравномерно ослаблять и искажать звуковой сигнал в зависимости от частоты; и
Реакция уха , которая является одновременно неравномерной и нелинейной в зависимости от частоты.
Камертон имеет особую геометрию, которая, учитывая свойства его материала, делает одну нормальную моду гораздо более заметной, чем другие, для надлежащей движущей силы (а именно, умеренно резкий, но не слишком резкий удар по мягкому предмету. Слишком сильный удар по нему). будет возбуждать и верхние гармоники), заставляя воздух вибрировать с частотой, которая 1) не слишком сильно ослабляется воздухом на расстоянии от камертона до вашего уха и 2) находится в диапазоне, в котором отклик уха может зарегистрируйте звук такой интенсивности и частоты.
Если изменить любой из этих факторов, то звук может быть совсем другим. Изготовление камертона из другого материала повлияет на вибрации, которые вилка производит в ответ на постукивание, и может возбудить более одной нормальной моды (особенно если присутствуют дефекты, поскольку вибрации могут отражаться от них). Изготовление камертона другой формы изменит наличие и/или частоту нормальных мод. Заставить камертон вибрировать другим способом (например, слишком сильно ударить им по твердому предмету или подключить к механическому осциллятору, настроенному на резонирование с более высокой нормальной модой) изменит возбуждаемые нормальные моды. Заставляя камертон вибрировать в условиях, когда воздух преимущественно поглощает желаемую нормальную моду, звук изменится.
Пламя
вероятно_кто-то