1. What is the wave interference? 2. What conditions must be met to create a standing wavestanding wavestanding wave? 3. What are the nodes and the antinodes of a standing wave? 4. What are the harmonic waves of a standing wave?
A musical instrument is any object that produces sound, and this sound is used to create music.
2. What can be the source of sound in musical instruments?
Because the vibrating bodies are the source of sounds, the essential element of every musical instrument must be the body that vibrates with the right frequency. This body can be a stringstringstring in stringed instruments or a column of air in brass instrumentsbrass instrumentsbrass instruments, a membrane of loudspeaker or drum, a resilient piece of metal in music boxes or cymbals, etc.
3. Classify musical instruments according to the way the sound is created.
Various classifications and systematics of musical instruments are introduced in science. In this lesson, we limit the description to two popular types of instruments, i.e. stringstringstring and brass instrumentsbrass instrumentsbrass instruments.
The standing wavestanding wavestanding wave can be created in vibrating strings as well as an air column (so‑called pipes).
The following types of fifes can be distinguished:
- open on both ends, - closed on both ends, - closed on one ends.
4. Present standing waves which are created in stringed instruments.
[Illustration 1]
If a string of, e.g. guitar, is the source of the sound, then the instrument is a stringed instrument.
In places where the string is attached, the nodes of the wave are formed.
Possible sample shapes of standing waves in a tight string with length L.
[Illustration 2]
5. What is the fundamental frequency of a vibrating string, rigidly attached on both ends?
[Illustration 3]
The length of the transverse wave on the stringstringstring is not equal to the length of the sound wave due to the differences in the propagation velocities of both waves in both media.
6. Present in the graphs the share of individual harmonic components in creating the timbre of the sound.
Fale stojące są wynikiem nałożenia się fal biegnących w przeciwne strony i składają się z:
- węzłów – miejsc, w których elementy ośrodka nie drgają, - strzałek – miejsc, gdzie amplituda drgań elementów ośrodka jest maksymalna.
Odległość dwóch sąsiednich węzłów równa jest połowie długości fali biegnącej w ośrodku.
Wysokość (częstotliwość) dźwięku emitowanego przez instrument zależy od najdłuższej (podstawowej) fali, jaka może powstać w elemencie drgającym, a ta związana jest z wielkością tego elementu.
W instrumentach dętych większej długości piszczałki odpowiada mniejsza częstotliwość podstawowa, a tym samym niższy dźwięk.
W instrumentach strunowych wysokość dźwięku zależy od:
- długości struny, większa długość – niższy dźwięk, - grubości struny, cieńsza struna – wyższy dźwięk, - naciągu struny, większa siła naciągu – wyższy dźwięk.
Gdy źródłem dźwięku jest drgający słup powietrza, to mówimy wtedy o piszczałkach. W zależności od budowy instrumentu piszczałki mogą być obustronnie zamknięte, obustronnie otwarte lub półotwarte.
W miejscach zamknięcia piszczałki powstają węzły fali stojącej, natomiast w otwartych zakończeniach ich strzałki.
Częstotliwość drgań słupów powietrza w piszczałkach.
m20ee5edb7875a29f_1528449000663_0
Mechanizm wytwarzania dźwięku w instrumentach muzycznych
m20ee5edb7875a29f_1528449084556_0
Drugi
m20ee5edb7875a29f_1528449076687_0
VIII. Ruch drgający i fale. Uczeń:
9b) demonstruje dźwięki o różnych częstotliwościach z wykorzystaniem drgającego przedmiotu lub instrumentu muzycznego.
m20ee5edb7875a29f_1528449068082_0
45 minut
m20ee5edb7875a29f_1528449523725_0
Wyjaśnienie zasad powstawania dźwięków w instrumentach muzycznych.
m20ee5edb7875a29f_1528449552113_0
1. Wyjaśnienie roli zjawiska fali stojącej przy powstawaniu dźwięków w instrumentach muzycznych.
2. Przedstawienie fal harmonicznych powstających w różnych instrumentach.
3. Wyznaczanie częstotliwości dźwięków powstających w instrumentach muzycznych.
m20ee5edb7875a29f_1528450430307_0
Uczeń:
- poznasz zasady powstawania dźwięków w instrumentach muzycznych,
- nauczysz się wyznaczać częstotliwości dźwięków powstających w instrumentach muzycznych.
m20ee5edb7875a29f_1528449534267_0
1. Odwrócona klasa.
2. Formułowanie problemów i pomysłów na ich rozwiązanie.
m20ee5edb7875a29f_1528449514617_0
1. Samodzielna praca z książką i Internetem.
2. Praca w grupach w celu rozwiązania powstałych problemów.
m20ee5edb7875a29f_1528450127855_0
Odpowiedz na pytania wprowadzające:
1. Na czym polega interferencja fali? 2. Jakie warunki muszą być spełnione, aby powstała fala stojąca? 3. Co to są węzły i strzałki fali stojącej? 4. Co to są harmoniczne fali stojącej?
m20ee5edb7875a29f_1528446435040_0
Proszę przygotować odpowiedzi na następujące pytania.
1. Co nazywamy instrumentem muzycznym?
Instrumentem muzycznym możemy nazwać każdy przedmiot, który wytwarza dźwięk, a ten dźwięk wykorzystywany jest do tworzenia muzyki.
2. Co może być źródłem dźwięku w instrumentach muzycznych?
Ponieważ źródłem dźwięków są ciała drgające, to elementem zasadniczym każdego instrumentu muzycznego musi być ciało, które drga z odpowiednią częstotliwością. Tym ciałem może być struna w instrumentach strunowych lub słup powietrza w instrumentach dętych, membrana głośnika lub bębna, sprężysta blaszka w pozytywkach lub cymbałkach, itp.
3. Dokonaj podziału instrumentów muzycznych ze względu na sposób powstawania dźwięku.
W nauce o instrumentach muzycznych wprowadza się różnego rodzaju podziały i systematykę. W tej lekcji ograniczono się do opisania dwóch popularnych typów instrumentów, czyli strunowych i dętych.
Fala stojąca mogą powstawać w drgających strunach, jak i słupach powietrza (tzw. piszczałkach).
4. Przedstaw fale stojące jakie powstają w instrumentach strunowych.
[Ilustracja 1]
Jeżeli źródłem dźwięku jest struna np. gitary, to wtedy mamy do czynienia z instrumentem szarpanym.
W miejscach zamocowania struny powstają węzły fali.
Przykładowe, możliwe kształty fal stojących w naciągniętej strunie, o długości L.
[Ilustracja 2]
5. Ile wynosi częstotliwość tonu podstawowego drgającej, obustronnie sztywno zamocowanej struny?
[Ilustracja 3]
Długość poprzecznej fali na strunie nie jest równa długości fali dźwiękowej z powodu różnic w prędkościach rozchodzenia się obu fal w obu ośrodkach.
6. Przedstaw na wykresach udział poszczególnych składowych harmonicznych w tworzeniu barwy wydobywanego dźwięku.
[Ilustracja 4]
[Ilustracja 5]
Gdy źródłem dźwięku jest drgający słup powietrza, to mówimy wtedy o piszczałkach. W zależności od budowy instrumentu piszczałki mogą być obustronnie zamknięte, obustronnie otwarte lub półotwarte.
W miejscach zamknięcia piszczałki powstają węzły fali stojącej, natomiast w otwartych zakończeniach ich strzałki.
Częstotliwość drgań słupów powietrza w piszczałkach.
7. Przedstaw powstające fale stojące w piszczałce obustronnie otwartej.
Piszczałka obustronnie otwarta.
[Ilustracja 6]
8. Ile wynosi częstotliwość tonu podstawowego drgającego słupa powietrza w piszczałce obustronnie otwartej?
Sytuacja analogiczna, jak dla napiętej, obustronnie zamocowanej struny.
[Ilustracja 7]
9. Przedstaw powstające fale stojące w piszczałce obustronnie zamkniętej.
Piszczałka obustronnie zamknięta.
[Ilustracja 8]
10. Ile wynosi częstotliwość tonu podstawowego drgającego słupa powietrza w piszczałce obustronnie zamkniętej?
Sytuacja analogiczna, jak dla napiętej, obustronnie zamocowanej struny.
[Ilustracja 9]
11. Przedstaw powstające fale stojące w piszczałce jednostronnie zamkniętej.
Piszczałka jednostronnie zamknięta.
[Ilustracja 10]
12. Ile wynosi częstotliwość tonu podstawowego drgającego słupa powietrza w piszczałce jednostronnie zamkniętej?
Częstotliwość drgań dla tego przypadku.
[Ilustracja 11]
[Ilustracja interaktywna]
m20ee5edb7875a29f_1528450119332_0
Podstawowym elementem instrumentu muzycznego jest ciało drgające: struna, słup powietrza, membrana, itp.
Fale stojące są wynikiem nałożenia się fal biegnących w przeciwne strony i składają się z:
- węzłów – miejsc, w których elementy ośrodka nie drgają, - strzałek – miejsc, gdzie amplituda drgań elementów ośrodka jest maksymalna.
Odległość dwóch sąsiednich węzłów równa jest połowie długości fali biegnącej w ośrodku.
Wysokość (częstotliwość) dźwięku emitowanego przez instrument zależy od najdłuższej (podstawowej) fali, jaka może powstać w elemencie drgającym, a ta związana jest z wielkością tego elementu.
W instrumentach dętych większej długości piszczałki odpowiada mniejsza częstotliwość podstawowa, a tym samym niższy dźwięk.
W instrumentach strunowych wysokość dźwięku zależy od:
- długości struny, większa długość – niższy dźwięk, - grubości struny, cieńsza struna – wyższy dźwięk, - naciągu struny, większa siła naciągu – wyższy dźwięk.