ГлавнаяТайны планеты Земля → Музыкальный инструмент орган - как возникает звук органа

Музыкальный инструмент орган – как возникает звук органа

15 Янв 2015

Разумеется, действительное звучание трубы в органе не ограничено одной определенной частотой, но содержит и звуки более высокой частоты. Можно доказать, что эти обертоны являются точными гармониками основной частоты и отличаются от нее в целое число раз. При постоянных условиях воздухонагнетания форма звуковой волны на осциллографе остается совершенно одинаковой. Малейшее отклонение частоты гармоник от величины, строго кратной основной частоте, приводит к постепенному, но четко видимому изменению формы волны.
Это явление представляет интерес, потому что резонансные колебания воздушного столба в органной трубе, как и в любой открытой трубе, устанавливаются на частотах, которые несколько отличаются от частот гармоник. Дело в том, что при увеличении частоты рабочая длина трубы становится немного меньше из-за изменения акустического потока у открытых концов трубы. Как будет показано, обертоны в органной трубе создаются за счет взаимодействия воздушной струи и губы прорези, а сама труба служит для обертонов более высокой частоты главным образом пассивным резонатором.
Резонансные колебания в трубе создаются при наибольшем движении воздуха у ее отверстий. Другими словами, проводимость в органной трубе должна достигать своего максимума у прорези. Отсюда следует, что резонансные колебания в трубе с открытым дальним концом возникают на частотах, при которых в длине трубы укладывается целое число полуволн звуковых колебаний. Если обозначить основную частоту как f1, то более высокие резонансные частоты будут 2f1, 3f1 и т.д. (В действительности, как уже было указано, высшие резонансные частоты всегда немного превышают эти значения.)
В трубе с закрытым или заглушенным дальним концом резонансные колебания возникают на частотах, при которых в длине трубы укладывается нечетное число четвертей длины волны. Поэтому для звучания на той же самой ноте закрытая труба может быть вдвое короче открытой, и ее резонансные частоты будут f1, 3f1, 5f1 и т.д..
Теперь вернемся к воздушной струе в органной трубе. Мы видим, что волновые возмущения высокой частоты постепенно затухают по мере увеличения ширины струи. Вследствие этого конец струи у верхней губы колеблется почти по синусоиде на основной частоте звучания трубы и почти независимо от более высоких гармоник колебаний акустического поля у прорези трубы. Однако синусоидальное движение струи не создает такого же движения воздушного потока в трубе, поскольку поток «насыщается» за счет того, что при крайнем отклонении в любую сторону он полностью течет либо с внутренней, либо с внешней стороны верхней губы. Кроме того, губа обычно несколько смещена и разрезает поток не точно по его центральной плоскости, так что насыщение оказывается несимметричным. Поэтому колебание потока в трубе имеет полный набор гармоник основной частоты со строго определенным соотношением частот и фаз, а относительные амплитуды этих высокочастотных гармоник быстро возрастают с увеличением амплитуды отклонения воздушной струи.
В обычной органной трубе величина отклонения струи в прорези соизмерима с шириной струи у верхней губы, В результате в воздушном потоке создается большое число обертонов. Если бы губа разделяла струю строго симметрично, четные обертоны в звучании отсутствовали бы. Поэтому обычно губе придается некоторое смещение, чтобы сохранить все обертоны.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля