Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru.

 Класс!ная физика   -  YouTube

Звук. Музыкальные инструменты (ч.18) Опыты

ПечатьE-mail


ФИЗИКА МУЗЫКАЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ

Язык музыки — это язык звуков. А звук есть результат колебания. Наше ухо воспринимает как звук колебания с частотой от 16 до 16 тысяч колебаний в секунду.
Звуки различаются по высоте. Низкая частота колебаний соответствует «низким» басовым звукам; чем выше частота колебании, тем «выше» звук мы слышим.
Каждый предмет, если по нему ударить чем-нибудь, начинает звучать. Звук можно извлечь и струей воздуха.


Опыт

1. Выдохните в пустую бутылку С узким горлышком сильную струю воздуха. Бутылка отзовется гулким звуком — это заколебался воздушный столб, заключенный в бутылке.


2. Из тонкой резинки от аптечного пузырька, рыболовной лески или прочной нитки сделайте струну. Укрепите один ее конец в настольных тисках, а другой натяните рукой. Ущипните теперь двумя пальцами струну — она придет в колебание, и вы услышите тихий звук.


Сделайте небольшой ящичек с дном из сухой тонкой фанеры. Один конец струны прикрепите с помощью спички ко дну ящичка, а другой натяните рукой. Звук струны стал сильнее. Теперь колебания струны передаются дну и стенкам ящичка, значит и колебания ящичка передаются большим массам воздуха. Резонатор такого типа используется в струнных и ударных инструментах. У духовых инструментов тоже есть резонатор: на конце цилиндрического корпуса, заключающего воздушный столб, сделано расширение — раструб.

Можно и из одной струны извлечь несколько звуков разной высоты. Для этого придется менять длину не самой струны, а только ее колеблющейся части.


Прикрепите к ящичку-резонатору продольную деревянную планку, укрепите на ней несколько поперечных планок и натяните струну вдоль продольной планки. У вас получился «гриф». Прижимая пальцем струну то к одной, то к другой поперечной планке, вы будете менять длину колеблющейся части струны и получите звуки разной высоты.


Экспериментируя вы заметите на слух одну закономерность: короткие и тонкие струны издают более высокие звуки, чем длинные и толстые. Сильнее натянутая струна звучит выше, чем слабо натянутая.



Опыт - Волшебный лук

Возьмите палочку длиной около 60 см и толще одного сантиметра в диаметре, очистите ее от коры и просверлите ее насквозь тонким сверлом (диаметром примерно в 0,7 миллиметра) на расстоянии около полутора сантиметров от концов. Пропустите сквозь одно отверстие толстую леску с узлом на конце. Пропустив незавязанный конец лески через второе отверстие, осторожно натяните ее так, чтобы палка согнулась. Получился лук!

Крепко завяжите и второй конец лески и дальше слегка прикусите зубами один из концов лука, держа его струной вверх. Троньте тетиву, проведите по ней другой палочкой. Вы услышите отчетливый звук.
Троньте тетиву несколько раз, приоткрывая рот и закрывая его. Высота тона будет изменяться!
Что вы слышите и почему изменяется высота тона?

Тот, кто из вас в самом деле попробовал сделать опыт с музыкальным луком, знает, что звук, который мы создаем, трогая тетиву, слышен тому, кто на этом луке играет. Остальные почти ничего не слышат. Но попробуйте подложить под тетиву, например, надутый воздушный шарик: громкость звука увеличится. Значит, не зря делают резонатор у скрипки и мандолины, у гитары и балалайки...

Когда касаешься зубами тетивы, по которой бегут колебания, возбужденные прикосновением пальца или палочки, то они попадают в ухо... изнутри, через кость. Поэтому они так отчетливо слышны тому, кто играет на этом необычном «инструменте».

Рот тоже может играть роль своеобразного резонатора. Поэтому разные колебания, которые существуют на тетиве одновременно, когда ее возбуждают, будут лучше выделяться, если, приоткрыв рот, играющий случайно создаст более благоприятные условия для одних из них; другие же «погаснут» или будут звучать существенно глуше, тише.


Опыт - Трещотка

Инструменты бывают разные: духовые, струнные, ударные. А к какому виду отнести обычную трещотку? Иногда можно видеть, как ребята, катаясь на велосипеде, прикрепляют к вилке колеса кусочек фотопленки. Во время движения по ней ударяют спицы колеса — и получившаяся трещотка издает звук, правда, одной частоты. Используя этот принцип, нетрудно собрать простейший музыкальный инструмент.

Возьмите обыкновенный моторчик от электромеханической игрушки и наденьте на его вал длинную (и еще лучше слегка сплющенную) трубку. А на трубку наденьте несколько картонных или пластмассовых колес, которые имеют 24, 27, 30, 32, 36, 40, 48, 54 зуба соответственно. Если теперь при включенном моторчике прикасаться последовательно кусочком фотопленки ко всем колесам, получим все тона музыкальной гаммы. Попробуйте сыграть на этом инструменте несложную мелодию.


Опыт - Поющие бокалы


Для того, чтобы исполнить музыкальное произведение не всегда нужны музыкальные инструменты в обычном смысле этого слова.

Например можно сыграть на пиле, ложках и даже стаканах. Мы научим вас играть на бокалах, у них стенки тоньше и звук красивее.
Набор для исполнения музыкального произведения нехитрый: несколько бокалов, вода и наличие музыкального слуха.


Поставьте на стол несколько бокалов из тонного стекла и налейте в каждый из них воды, как показано на рисунке. Вымойте руки, чтобы на них не было следов жира, чуть смочите палец и начинайте водить им, не сильно нажимая, по краям бокала. Бокал начнет издавать тонкий мелодичный звук.

Нажимая на край то сильнее, то слабее, вы сможете извлекать из бокала звуки разной высоты. Чем больше в вокале будет воды, тем ниже будет его «голос». Если потренироваться, можно из бокалов извлечь загадочную, оригинальную мелодию или наиграть одн из своих любимых музыкальных композиций.


Опыт - Бутылкофон

Слово не очень складное. Впрочем, если существуют патефон, телефон, магнитофон, если играют на саксофонах и ксилофонах, почему бы не назвать бутылкофоном наш музыкальный инструмент? Тем более, что сделан он именно из бутылок.

Налейте в бутылку воду и подвесьте ее. Ударяя по ней деревянным молоточком, и вы получите мелодичный звук.

Подберите семь бутылок таким образом, чтобы из них можно было последовательно извлечь гамму звуков от «до до «си». На этих бутылках, по очереди извлекая звуки, можно исполнить несложную мелодию. Правда, исполнение такого оркестра будет бледным — ведь в его распоряжении только семь звуков.


Из одной бутылки можно извлечь последовательно несколько звуков разной высоты. Надо только изменить размеры воздушного столба. Если в бутылку налить немного воды, извлеченный звук будет выше: вода вытеснит часть воздуха, и длина воздушного столба уменьшится. Нальете в бутылку воды больше - получаемый звук будет ниже.
Маленькие бутылки издают более высокие звуки, чем высокие и толстые.


Бутылки надо подвесить в ряд, и наполнить водой до разного уровня, чтобы при ударе издавали различные ноты. Лучше всего, конечно, подобрать фортепьянную гамму: семь тонов и пять полутонов. Для настройки бутылкофона придется пригласить человека с хорошим музыкальным слухом и снабдить его ведром воды и воронкой.

Играют на бутылкофоне двумя палочками. А если повесить бутылки в два яруса, можно будет и в четыре руки играть!



ОТ БУТЫЛКИ К ОРГАНУ



Самый большой и самый сложный из музыкальных инструментов — духовой многоголосный и многотембровый инструмент — орган. Его размеры достигают высоты 2—3-этажного дома. Орган состоит из большого количества — от 3 до 7 тыс. и даже больше — пустотелых металлических и деревянных труб.


Струя воздухе, приводящая в колебания столБы воздуха, заключенные в трубах, создается здесь не легкими человека, а мощной воздухонагне-тательной аппаратурой. Клапаны воздухораспределительной камеры открывают доступ воздуху в определенные трубы. Каждый клапан приводится в движение нажатием соответствующего клавиша на клавиатурах, расположенных в несколько рядов.



Есть в органе и ножная клавиатура. Слева и справа от клавиатур расположены кнопки переключения труб. Нажатием одного клавиша можно включить сразу несколько труб. Сочетание деревянных труб с металлическими придает звукам органа разнообразную окраску. Можно выбрать одну трубу в качестве «основного тона», подключить к ней любой, по желанию, «набор» обертонов, то есть труб, звучащих на частотах обертонов. Словом, это настоящая громадная фабрика звуков. Переключением труб «заведует» не сам органист, а его ассистент, создающий кнопками управления по команде органиста те или иные тембры.

Орган — очень древний инструмент. В старину воздух в него накачивали вручную 3—4 помощника органиста — «качальщики». В современных органах воздух нагнетается мощными компрессорами, которые приводятся в движение электродвигателями. Создание электрических «запоминающих» устройств позволило сократить «штат» органа до минимума. Теперь обязанности ассистента можно доверить «электрической памяти». «Электрическая память» работает по программе органиста, которую он дает ей во время репетиции.

 


Вернуться в «Оглавление»

Источники: журн. “Юный техник” и "Мастерок"; "Здравствуй, физика" Л. Гальперштейн; "Опыты без приборов" Ф.Рабиза