|
|||
Стеклянная симфония |
|||
ВведениеВ древние времена хорошие музыканты во многих странах Востока пользовались не только успехом у публики,— этого у музыкантов не отнимешь и сейчас,— но и занимали высокие посты в государственной иерархии. В древнем Египте прославленные певцы, исполнители, руководители ансамблей считались в родстве с фараоном. В Ассирии профессиональные музыканты и певцы почитались выше всех государственных чиновников.[5] Главным атрибутом всех певцов и музыкантов были инструменты. Музыкальные инструменты — предметы, с помощью которых извлекаются различные музыкальные, а также немузыкальные неорганизованные звуки для исполнения музыкального произведения. [10] Однажды просматривая музыкальные шедевры, я натолкнулся на исполнение музыки с помощью подручных средств и задумался… Проблема исследования – как сыграть мелодию на нетрадиционном инструменте. Задачи: Практическая значимость работы – в процессе исследования создан музыкальный инструмент, с помощью которого можно получать различные тона. Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования:
1.Музыкальные инструменты1.1 Из истории создания музыкальных инструментовНевозможно представить себе человечество без музыкального искусства. Развлекая или воспитывая, мобилизуя или расслабляя, повышая работоспособность, излечивая или неодолимо заставляя танцевать, музыка пронизывает всю нашу жизнь, и едва ли существует нормальный человек, который не испытывал бы на себе то или иное влияние музыки. Легко проникая в среду человеческих эмоций, музыка может вызывать в слушателе значительные изменения режимов сердечной деятельности, дыхания, кровообращения. Как часто люди, даже знающие об отсутствии у них слуха и музыкальных способностей, не удерживаются от выражения своих настроений и чувств в пении! И поныне, несмотря на большие достижения в акустике, психологии, физиологии, природа воздействия музыки на человеческое существо еще далека до полного объяснения. Впрочем, без этой таинственности музыка, вероятно, не была бы тем, чем она является для человека.[5] Как возникла музыка? На этот счет существует множество предположений и гипотез. На заре человечества ритмы, которые являются одним из важнейших элементов музыки, по-видимому, помогали людям совершать одновременные и повторяющиеся действия, чтобы добиваться вместе того, что невозможно сделать в одиночку. Мелодический аспект музыки можно исторически связывать с развитием речи, интонационных средств ее выразительности. Таким образом, основы ритма и мелодии носили поначалу утилитарный характер, помогая человеку общаться и заниматься коллективным трудом. Музыка же возникла, видимо, тогда, когда наряду с применением упорядоченных последовательностей звуков в качестве элемента трудового процесса человек смог воспринимать эти звуки абстрактно, отдельно от трудового процесса, например, пантомимически изображая труд при обучении или в ритуальных обрядах. В этом случае звуковые сочетания и последовательности уже возбуждали образное воображение человека, вызывали в нем определенные ассоциации, эмоции. Подражая крикам птиц и зверей, изображая гром или падение дерева, человек раскрывал и осваивал великое темброво-интонационное богатство звуков природы.[5] Так же, как первым элементом музыки в эволюции человека был ритм, так и первыми музыкальными инструментами были, по-видимому, ударные инструменты, подчеркивающие ритм. Однако и ударные звуки обладают некоторой высотной определенностью. Применяя соударяющиеся предметы разной массы и из различного материала, можно получить широкий набор звуков, различных по высоте и окраске; таким образом, последовательности звуков различных ударных инструментов создают некоторое подобие мелодии. Натянутая тетива лука может звучать подобно струне. Дуньте в срезанную камышинку, и вы откроете тот источник музыкального звука, потомками которого станут впоследствии духовые инструменты. Относительно первых музыкальных инструментов так же, как и относительно истоков музыки, существует множество гипотез, основанных на археологических находках и результатах исследований современных человеческих племен, находящихся на низких стадиях общественного развития. Неоспоримо лишь одно: вся эволюция и совершенствование музыкальных инструментов органично сплетается с эволюцией человечества, его культуры и, в частности,— музыкальной культуры; и этот процесс не прекращается и не может кончиться, ибо любое совершенство — относительно. Развивается человек, более изысканной и разнообразной становится музыка, усложняются и совершенствуются музыкальные инструменты. Наиболее удачные приобретают классическую законченность и пользуются популярностью в течение веков. Таковы орган, клавесин, фортепиано, скрипка, флейта и др. Современное музыкальное искусство использует тысячи различных музыкальных инструментов, разнообразных по диапазонам звучания, тембрам звуков, внешним формам и пр. Этому способствует многообразие музыкальных направлений и жанров, особенности национальной культуры многочисленных народов разных стран. Многие инструменты обладают общими признаками, по которым их можно систематизировать.[5]
1.2 Классификация музыкальных инструментовВ музыкальной практике используются различные виды музыкальных инструментов. Каждый вид инструмента имеет свою историю, связанную с эволюцией музыкальной культуры народов. Совершенствование музыкальных инструментов, изобретение новых их моделей способствовало развитию музыкальной культуры. Количество конструкций музыкальных инструментов составляет несколько сотен. Конструкция инструмента придает ему индивидуальные особенности, определяющие его тембровые и игровые возможности. Исходя из этих возможностей, различные инструменты используют для получения только им присущих музыкальных звуков или музыкально-эстетических оттенков исполняемой музыки. Однако самые разнообразные конструкции инструментов объединяет обязательное наличие элементов, обеспечивающих образование и распространение музыкальных звуков в окружающей среде. Эти элементы положены в основу классификации инструментов, например по видам звучащих тел: струнные (фортепиано, арфы, гитары, скрипки), язычковые (аккордеоны, баяны, гармони), духовые (саксофоны, кларнеты, флейты, органы), перепоночные (барабан, литавры), пластиночные (ксилофоны, маримбы, металлофоны), прочие (угольники, маракасы, кастаньеты), электронные (электроорганы, ударно- ритмические).[12] Струнные инструменты подразделяют на клавишные (пианино, рояли), щипковые (гитары, мандолины, домры, балалайки, арфы), смычковые (скрипки, альты, виолончели, контрабасы).
1.3 Акустические характеристикиСтрунные музыкальные инструменты представляют собой акустические системы, в которых звукообразующими элементами (вибраторами) являются туго натянутые струны, а резонаторами — деки и объем корпуса инструмента. По методу возбуждения вибраторов они делятся на смычковые (скрипка, виолончель и др.), щипковые (арфа, гитара и др.) и ударные (фортепьяно и др.). Щипковые инструменты делят на группы грифовых и безгрифовых. У инструментов первой группы (гитара, мандолина и др.) каждая струна в зажатом состоянии создает ряд основных тонов, а все струны вместе обеспечивают достаточно широкий частотный диапазон. Ко второй группе относятся инструменты, струны которых не изменяются по длине в процессе игры (арфа, цитра), поэтому для создания звучаний в широком частотном диапазоне число струн у них должно быть большим. Струны инструментов этого типа при возбуждении их щипком совершают собственные затухающие колебания. Мощность таких колебаний невелика, а уровни тихих и громких звучаний равны 42 и 56 дБ. Вот почему динамический диапазон этих инструментов не превышает 20 дБ. Особенно он мал у арфы, для которой используются струны малой массы и резонатор небольших размеров.[1] Различие в характере щипка (мякотью пальцев, ногтями или медиатором) приводит к изменению частотного состава звучания. Струнные ударные инструменты. Наиболее часто используемый инструмент с ударным методом возбуждения струн — фортепиано. Будучи безгрифовым, этот инструмент для создания широкого звукоряда должен иметь большое количество струн. В духовых инструментах звукообразующим элементом является объем воздуха, заключенного в трубе и совершающего колебания под воздействием воздушной струи, вдуваемой через отверстие. Усиление потока вдуваемого воздуха (передувание) вызывает повышение частоты колебаний. Изменить частоту сигнала можно еще путем изменения мензуры — отношения диаметра трубы к ее длине. Голосовой аппарат человека в режиме пения во многом сходен с музыкальными духовыми инструментами. В нем подача воздуха осуществляется так же, как у органа, а способ возбуждения колебаний такой же, как у язычковых инструментов с амбушюром. Управление интенсивностью и частотой сигнала происходит также путем изменения ряда физических параметров, осуществляемого, правде, под психофизиологическим воздействием. Частотный спектр голоса у рядового и опытного певца очень неодинаков. Для голоса характерно также специфическое распределение гармонических составляющих в начальный период звучания. 1. Человеческий голос в режиме речи и пения отличается по мощности и динамическому диапазону (на 30-45 дБ). Частотный его диапазон укладывается в пределах 80 -10 000 Гц.
2. Физика акустических резонаторов2.1 Колебательные системыВ природе, и особенно в технике, чрезвычайно большую роль играют тела и устройства, которые сами по себе способны совершать периодические движения. «Сами по себе» — это значит: не будучи принуждаемы к этому действием периодических внешних сил. Такие колебания называют, поэтому свободными колебаниями в отличие от вынужденных, протекающих под действием периодически меняющихся внешних сил.[9] Если, например, периодически толкать дверь и тянуть ее обратно, то она будет открываться и закрываться, т. е. будет совершать периодическое вынужденное движение. Но сама по себе она не может двигаться периодически: если дверь толкнуть и предоставить самой себе, то движение не будет повторяющимся. Иное дело, если толкнуть или отклонить от вертикали висящий на веревке груз. Он начнет качаться, т. е. будет сам по себе совершать периодическое движение. Это и будут свободные колебания. Подобно этому в результате первоначального толчка будет периодически колебаться вода в стакане, груз, подвешенный на пружине, вагон или автомобиль на своих рессорах, качели, зажатая одним концом металлическая пластинка, натянутая струна, стрелка компаса и т. д. Все такие тела или совокупности тел, которые сами по себе могут совершать периодические движения, или колебания, называются колебательными системами. Как сказано, колебания, совершающиеся в этих системах без воздействия внешних сил, являются свободными. С колебательными системами приходится иметь дело не только в различных машинах и механизмах (в частности, часовых механизмах). Мы увидим далее, что колебательными системами является большинство источников звука, что распространение звука в воздухе возможно лишь потому, что сам воздух представляет собой своего рода колебательную систему. Более того, кроме механических колебательных систем, существуют электромагнитные колебательные системы, в которых могут совершаться электрические колебания, составляющие основу всей радиотехники. Наконец, имеется очень много смешанных — электромеханических — колебательных систем, используемых в самых различных технических областях.[2]
2.2 Частотные характеристики колебательных системКолебания подразделяют на простые и сложные.
где х — амплитуда колебаний; ω — круговая (циклическая) частота; ф0 — начальная фаза; t — время, в течение которого рассматривается колебательный процесс. -
Фаза колебания определяет положение колеблющегося тела в данный момент времени t и измеряется в радианах или градусах.
2.3 Слуховое восприятие звуковГромкость — это параметр звука, характеризующий субъективное восприятие слухом интенсивности звука. Интенсивность звука — энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности в единицу времени. Уровень громкости измеряется в фонах. На частоте 1000 Гц количественная, оценка в фонах и децибелах совпадает. Например, при уровне интенсивности синусоидального звука 30 дБ уровень громкости равен 30 фон. Но при частоте 100 Гц и уровне интенсивности 30 дБ звук не будет слышен. Чтобы при этой частоте получить звук с уровнем громкости 30 фон, необходимо уровень интенсивности его увеличить до 60 дБ. По мере повышения интенсивности звука кривые равной громкости спрямляются. Поэтому, чтобы сохранить естественным тембр звучания музыки и речи при увеличении громкости, необходимо внести соответствующую коррекцию в канал звукового тракта воспроизводящих систем. Громкость звука на слух увеличивается непропорционально увеличению уровня громкости. Чтобы слушатель ощутил удвоение громкости, при звуках малой интенсивности необходим меньший прирост интенсивности, чем при звуках большой интенсивности. На практике часто не используют оценку уровня громкости в фонах, а применяют другую относительную величину, показывающую, во сколько раз данный звук громче другого. Ее называют относительной громкостью, или просто громкостью. Она измеряется в сонах. Громкость звука 1 сон соответствует уровню громкости синусоидального звука 40 фон.
2.4 Резонатор ГельмгольцаРезонатор Гельмгольца (акустический резонатор) — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов, теория разработана Г. Гельмгольцем и Дж. Рэлеем.
где: Прибор способен совершать низкочастотные собственные колебания, длина волны которых значительно больше размеров резонатора. Если применить аналогию с механической системой (шарик на пружине), то аналогом колеблющейся массы является воздух в горле, а объём в сосуде играет роль упругого элемента. В негармоническом звуковом поле такой прибор реагирует только на колебания с частотой, амплитуда возникающих колебаний во много раз превышает амплитуду звукового поля. Поэтому набор резонаторов с различными собственными частотами может применяться для анализа звука. Из-за трения в горле резонатора на частоте возникает сильное поглощение звука, что используется для создания резонансных звукопоглотителей в архитектурной акустике. Явление акустического резонанса используется в архитектуре, автомобилестроении, конструировании музыкальных инструментов и пр.[11,13]
3. Экспериментальное исследование музыкального инструмента на основе стеклянной бутылки3.1 Цели и задачи экспериментаПроведя теоретические исследования, связанные с темой нашей работы мы сформулировали цель своей экспериментальной деятельности: собрать музыкальную установку с помощью бутылок.
3.2 Результаты исследованияПервая часть нашего исследования была посвящена исследованию большого количества бутылок. Каждая стеклянная бутылка представляет собой резонатор Гельмгольца. Поэтому в работе мы опирались на эту модель. Каждая бутылка представлялась следующим образом:
По полученным параметрам, вычислим частоту и занесем в таблицу 2.
Определим тон, соответствующей частоте для каждой бутылки.
В третьей части работы, мы выстроили найденные образцы бутылки в соответствии с нотным рядом и получили музыкальный инструмент, представленный на рис.3.
ЗаключениеС колебательными системами приходится иметь дело не только в различных машинах и механизмах (в частности, часовых механизмах). Мы увидели, что колебательными системами является большинство источников звука, что распространение звука в воздухе возможно лишь потому, что сам воздух представляет собой своего рода колебательную систему. Колбообразные сосуды, различные ниши и впадины, даже, наконец, целые помещения – все удивительные резонансные системы. В начале работы мы выдвинули гипотезу о том, что дома можно воссоздать акустическую систему и сыграть мелодию с помощью стеклянных бутылок. В ходе работы нам удалось провести измерения собранных образцов бутылок и вычислить частоту каждой из них. А зная частоту – определить тон соответствующий каждой бутылке. В итоге, нам удалось воссоздать практически весь нотный ряд, с помощью которого проиграть простой мотив мелодии. Т.е. в домашних условиях и использую стеклянные бутылки, мы создали музыкальный инструмент. Библиографический список 1. Акустические характеристики музыкальных инструментов // [Электронный ресурс]. URL: http://www.all-4-music.ru/index.php?r=4
Научный руководитель:
|
Содержание
- Введение
- 1.Музыкальные инструменты
- 1.1 Из истории создания музыкальных инструментов
- 1.2 Классификация музыкальных инструментов
- 1.3 Акустические характеристики
- 2. Физика акустических резонаторов
- 2.1 Колебательные системы
- 2.2 Частотные характеристики колебательных систем
- 2.3 Слуховое восприятие звуков
- 2.4 Резонатор Гельмгольца
- 3. Экспериментальное исследование музыкального инструмента на основе стеклянной бутылки
- 3.1 Цели и задачи эксперимента
- 3.2 Результаты исследования
- Заключение
- Комментарии (6)
- Написать свое мнение
Рассказать друзьям
© | права на опубликованные материалы принадлежат их авторам |
Комментарии ( 6 )
-
Морозов Никита 28 апреля 2013, 11:07 -
елена 29 апреля 2013, 16:10 -
Игорь 29 апреля 2013, 17:05 -
Administrator 29 апреля 2013, 20:33 -
Морозов Никита 29 апреля 2013, 22:54 -
Таня 24 мая 2013, 14:20
Ваш комментарий