Темы докладов, страница 171 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Колебания и волны. Параграф 41. Резонанс в акустике. Вопросы - страница 171.

Условие.

Музыкальный резонанс.

Решение.

Музыкальный резонанс — это частный случай физического явления резонанса, который находит широкое применение в музыке и акустике. В общем смысле, резонанс — это явление резкого увеличения амплитуды вынужденных колебаний в какой-либо системе, которое наступает при совпадении частоты внешнего воздействия с одной из собственных (резонансных) частот этой системы. В музыке это явление является основополагающим для создания, усиления и формирования тембра звука.

Ключевая роль музыкального резонанса заключается в том, что практически все музыкальные инструменты являются сложными колебательными системами, состоящими из источника вибраций и резонатора.

Резонанс в струнных инструментах
В струнных инструментах, таких как гитара, скрипка или фортепиано, источником звука является колеблющаяся струна. Сама по себе тонкая струна имеет малую площадь поверхности и поэтому очень неэффективно передает свои колебания окружающему воздуху, создавая очень тихий звук. Однако эти колебания передаются через подставку (или бридж) на корпус инструмента. Корпус, и в особенности его верхняя дека, спроектирован так, чтобы быть хорошим резонатором. Он имеет множество собственных частот колебаний. Когда частота колебаний струны (или ее гармоник, называемых обертонами) совпадает с одной из резонансных частот корпуса, корпус начинает колебаться с большой амплитудой. Благодаря своей большой площади он эффективно раскачивает окружающий воздух, что приводит к значительному усилению громкости звука и обогащению его тембра (характерной окраски звучания).

Резонанс в духовых инструментах
В духовых инструментах (флейте, трубе, кларнете) резонатором служит столб воздуха, заключенный внутри корпуса инструмента. Исполнитель создает начальную вибрацию (вибрацией губ, колебаниями трости или рассечением воздушной струи об острый край), которая содержит в себе целый спектр различных частот. Столб воздуха в инструменте начинает резонировать, то есть сильно колебаться, только на определенных частотах, которые определяются его длиной и формой (цилиндрической, конической, открытой или закрытой с одного конца). Эти резонансные частоты соответствуют нотам, которые может издавать инструмент. Изменяя эффективную длину столба воздуха с помощью клапанов, вентилей или кулисы, музыкант изменяет набор резонансных частот и, следовательно, высоту извлекаемого звука.

Резонанс в человеческом голосе
Человеческий голос также работает по принципу резонанса. Голосовые связки в гортани вибрируют, создавая основной тон и множество обертонов. Роль резонатора выполняет речевой тракт — полости глотки, рта и носа. Изменяя их форму и объем (с помощью языка, губ, мягкого нёба и челюсти), мы меняем резонансные частоты этой системы. Усиливая одни группы обертонов и ослабляя другие, мы формируем различные гласные звуки, придавая голосу его уникальный тембр.

Симпатический резонанс
Это разновидность резонанса, при которой колебания одного тела вызывают колебания другого тела без прямого контакта, посредством звуковых волн. Это происходит, если собственная частота второго тела совпадает с частотой звуковой волны. Например, если рядом находятся два одинаково настроенных камертона и по одному из них ударить, то второй тоже начнет звучать. В рояле, если нажать на педаль, поднимающую все демпферы, и громко спеть ноту, соответствующие ей струны начнут вибрировать и издавать звук. Этот эффект обогащает звучание оркестра или ансамбля, делая его более слитным и объемным.

Ответ: Музыкальный резонанс — это физическое явление, заключающееся в резком увеличении амплитуды колебаний резонатора (например, корпуса музыкального инструмента или столба воздуха в нем), когда частота источника вибраций (например, струны) совпадает с собственной частотой резонатора. Этот принцип лежит в основе усиления звука, формирования его громкости и тембра практически во всех музыкальных инструментах и в человеческом голосе.