Всегда ли частота 440 Гц воспринимается как одна и та же нота независимо от вибрирующей среды, атмосферы и окружающей среды?

Восприятие высоты тона обусловлено частотой вибрации волосков улитки (спирального органа внутреннего уха), которая, в свою очередь, приводится в движение вибрацией барабанной перепонки. Все, что приводит в движение барабанную перепонку на заданной частоте, скажем, 440 Гц, будет восприниматься как одна и та же высота, независимо от среды.

Что делает средааффектом, однако, является скорость звука (v), определяющая соотношение между частотой (f) и длиной волны (L) согласно уравнению v = f * L. Физические механизмы многих инструментов таковы, что они создают тон фиксированной длины волны, а не фиксированной частоты. Например, органная труба создаст стоячую волну с длиной волны, определяемой длиной трубы. Если труба настроена на воспроизведение 440 Гц при комнатной температуре, то изменение температуры воздуха — или его влажности, плотности или даже полное изменение среды — приведет к изменению скорости звука. В результате частота, которую он производит, будет другой, и он будет восприниматься как другая высота звука. Настройщики органов всегда тщательно настраивают органы при комнатной температуре, и если на органе играют при другой температуре,

Кстати, именно поэтому вдыхание гелия создает такой смешно звучащий голос. Форма рта и натяжение голосовых связок фиксируют производимые длины волн, но более легкая среда позволяет звуковым волнам распространяться быстрее, поэтому они имеют более высокую частоту. Когда волны выходят из вашего рта в «обычную» атмосферу, они сохраняют свою частоту, и именно длина волны меняется, чтобы приспособиться к более низкой скорости звука.

Если вы можете заставить барабанную перепонку человека с нормальным слухом вибрировать 440 раз в секунду, он «услышит» тон, который мы называем А4. Итак, есть два пути ответа на ваш вопрос. Устройство, которое предназначено для производства 440 Гц здесь, на Земле, предназначено для того, чтобы заставить нормальный земной воздух при нормальном атмосферном давлении вибрировать 440 раз в секунду. В значительно более плотном воздухе это устройство не сможет вибрировать среду так быстро, как оно предназначено, и, таким образом, воспринимаемая высота звука будет ниже. Противоположное верно для более легкого воздуха. Если вообще нет среды, такой как пустое пространство или планета без атмосферы или жидкости, то не может быть и звука.

Однако другой подход к вопросу состоит в том, чтобы предположить, что устройство способно вибрировать любую среду 440 раз в секунду. Если устройство производит 440 Гц по отношению к среде, то воспринимающий услышит A4.

Разница в атмосферном давлении в разных частях земли не настолько велика, чтобы возникали серьезные расхождения, но вы можете услышать, насколько ниже звучит звук, когда среда представляет собой воду.

Стоит отметить, что большинство тональных звуков содержат гораздо больше, чем одну частоту, поэтому более заметным эффектом, вероятно, будет тембральный эффект, поскольку более высокие обертоны будут в большей степени способны возбуждать более плотную среду.

Для полноты добавлю, что относительная скорость между генератором звука и наблюдателем будет изменять высоту тона из-за эффекта Доплера.

Короче: нет. «Та же нота» — это музыкальная концепция, и исполнение 440 Гц в концерте в стиле барокко с настройкой Ля = 415 Гц не будет восприниматься как ля. Пока ваш вопрос касается «ноты», музыкальной концепции, а не акустической явление, ответ однозначно "нет". Даже с настройкой A = 440 Гц, 440 Гц может означать си-бемоль с двойной бемолью вместо ля, опять же, другую ноту (поскольку ноты играют роль в гаммах).

Теперь, если вы не говорите о ноте, а только воспринимаете высоту звука как акустическое, а не музыкальное явление, воспринимаемая высота звука, как и воспринимаемый цвет, зависит от фона. Если вы разговариваете в гелиевой атмосфере с другими, ваше восприятие высоты тона и оценка адаптируются к их голосам.