親愛的喇叭夥伴們,

我是一名 13 歲的初中生(所以請對我耐心點),並且已經享受了 6 年的圓號演奏。 最近我們的科學老師給了我們一個作業,要求我們做一個實驗,做試驗,製作表格和圖表等。我決定在我的實驗中使用我的號角(因為我非常喜歡它)。

儘管如此,為了進行成功的實驗,必須獲得有關您正在實驗的主題的信息。 我到處瀏覽網頁,查閱百科全書,但仍然無法找到所需的信息。 誰能幫我? 我基本上需要對以下問題有詳細的回答:

  • 當音符尖銳或平坦時,聲波如何表現?
  • 當音符從尖銳變為平坦或反之時,聲波的表現如何?
  • 聲波在不同音量的房間(例如,音樂廳和練習室)中的表現如何?
以後我可能會提出更多問題。 謝謝你的幫助!
-Z
親愛的Z,

我建議去你當地的圖書館找一些關於聲學物理的書。 他們應該能夠幫助您找到有關任何樂器的一般信息,因為在某種意義上,所有樂器在這方面的工作方式都非常相似。 但是要以外行的方式快速回答您的問題,我想您必須這樣想,空氣傳播越慢,音符越平坦,管道越長,聲音越低越平坦注意將是,反之亦然。 這通常就是為什麼小號和長笛很難使聲音變平而大號在使聲音變尖時遇到問題的原因。 當音符變尖時,聲波會變小和變快,而當它們變平時,聲波變大變慢。 對於你是第三個客人,這完全取決於聲音反彈的位置,由於波浪的距離較短,小房間的響應時間會更快,但它確實會讓你聽起來很糟糕和尖銳,有點像靜音或當你用手停止喇叭時,房間就像我正在談論的這個管子的延伸。 但對你來說最好的辦法是去買一本關於聲學物理學的書,然後試著把它應用到你的號角項目中,看看這會如何影響號角的聲音。

米可可
M Coco 寫了一些在此消息中進一步引用的內容。

錯了,錯了,錯了!!!

唯一好的建議是看一本關於聲學的書。 聲速不取決於聲音的音調或振幅。 就我們的目的而言,它是恆定的。

昨天聯繫了我們的小伙伴Zyta,提供了一些信息和建議,這裡不再贅述。 我建議 Zyta 找到並閱讀 Arthur Benade 的書,“Horns, Strings and Harmony”。 我強烈建議 M Coco 也這樣做。 這是一本優秀的書

對於我們的年輕聽眾,以下是一些基本事實:

  1. 聲音是在空氣中傳播的壓力波。
  2. 更高的音調(更尖銳)對應於更高的頻率/更短的波長(頻率是每秒振動的次數,波長是兩個連續的壓力峰值或谷值之間的距離)。
  3. 較低的音調(更平坦)對應於較低的頻率/較長的波長。
  4. 頻率乘以波長 (F * L) = 聲速,大約 1087 英尺/秒。
  5. 聲音越大對應於最小值和最大值之間的壓力差越大。

我在此引用 M Coco 的兩個信息摘錄:

我建議去你當地的圖書館找一些關於聲學物理的書。 他們應該能夠幫助您找到有關任何樂器的一般信息,因為在某種意義上,所有樂器在這方面的工作方式都非常相似。
這是一個很好的建議,該聲明絕對正確。
但是要以非專業人士的方式快速回答您的問題,我想您必須這樣想,空氣傳播得越慢,音符就會越平坦......
等等。 那是錯的!!!

所述外行被錯誤地告知。

M Coco,對不起,如果我傷害了你的感情,但必須糾正這種令人震驚的錯誤信息。 我很樂意回答您可能提出的問題。 另外,號角榜上還有比我更有資格解釋聲學物理學的人。

理查德·貝塞爾斯多夫(Richard Berthelsdorf)博士(物理)
理查德,在您提供的引文中,M Coco 沒有提到聲音傳播速度更快或更慢的任何內容。 我所看到的只是對 AIR 行進更快或更慢的參考,從而產生更尖銳或更平坦的音調。 對我來說似乎完全合理。
傑瑞·休斯頓
儘管如此,為了進行成功的實驗,必須獲得有關您正在實驗的主題的信息。 我到處瀏覽網頁,查閱百科全書,但仍然無法找到所需的信息。
以下是您可以在圖書館中找到的一些出版物:
---------------- Fasman, Mark J. Brass 參考書目:銅管樂器 ML128.W5 F3 1990 的歷史、文學、教育學、表演和聲學資料來源 ----- ------------- Backus, John 音樂的聲學基礎 ML3805.B245 A3 1977 ----------------------- Benade , Arthur H. 音樂聲學基礎 ML3805 .B328 號角、弦樂與和聲 ML3805 .B33 --------------------------

現在,您的圖書館可能有某種可以搜索的計算機化卡片目錄。 例如,我剛剛在我的圖書館中搜索了“Architectural Acoustics”並獲得了 48 次點擊。

查爾斯·特納
我建議與路易斯安那州立大學的 Bruce Heim 取得聯繫。
他做的是關於聲學的論文。

只是一個想法。 如果我找到他的電子郵件,我會發布它。

多多問候

達雷爾·達特茲
我收到了一條回复我上一篇帖子的私信,內容是:
您的描述暗示聲音是橫波,而不是橫波。 我知道這些定義仍然適用,但你可能想弄清楚;-)
好的,我會盡力澄清這一點,因為顯然不止一個人感到困惑。

聲音不是橫波,也不是橫波。
聲音是一種縱向機械波。
這是什麼意思呢?

這是一本介紹性的物理學書籍中的一個鬆散引用,它可能會有所幫助:想像一下一個充滿空氣的長管一端的活塞。 如果我們向前推動活塞,它前面的空氣層就會被壓縮。 這些層依次將沿著管進一步壓縮層,並且壓縮波沿著管向下傳播。 如果我們迅速撤回活塞,它前面的空氣層就會膨脹,並且稀薄的脈衝會從管子一層一層地向下傳播。 如果活塞來回擺動,一連串的壓縮和稀疏將沿管行進。 這是一個縱波列 - 聲音。 介質(空氣)的粒子沿著聲音傳播的方向,即縱向來回傳播。

讓我們再做一個小小的思想實驗。 假設有一個聲源產生音樂會 A (440 Hz)。 現在凍結時間,並沿著聲源和聽者之間的線測量氣壓。 從壓力最高的某個點開始,當您從該點向後或向前移動時,您會發現壓力降低,直到距離高壓點約 15 英寸處最低。 從那裡開始,壓力將再次增加,直到達到不到 30 英寸的高點(從原始起點開始的 440 Hz 波長。

那麼什麼是橫波呢?
想像一下振動的小提琴弦。 在這種情況下,介質的粒子(弦的部分)與波傳播方向(沿弦的長度)成直角從一側到另一側行進,即沿橫向。 你在弦上看到的波是橫波。 當琴弦振動時,它就像上面提到的活塞一樣推動周圍的空氣,產生聲音的縱向壓力波。

您可以使用 Slinky 製作兩種波浪。
左右搖晃一端,您會看到橫波沿著 Slinky 傳播。 來回推拉一端,你會看到縱波沿著它傳播。

如果還有什麼不明白的話,或許名單上的一位知名物理老師比我這個從來沒有教過聲學的人說得更清楚。 但是,我總是願意回答問題。

理查德
繼續回答! 這很迷人。

現在,溫度的影響如何?

當它是一個寒冷的房間時,我總是不得不將我的調諧滑塊推入 - 對嗎? (或者我是不是沒有天賦並且迫切需要一個誠實的老師?)? 是不是冷空氣密度更大,波浪更靠近?

約翰·皮特爾
我不想讓這份清單太無聊,但我們開始吧。

是的。 較冷的空氣密度較大,因此聲音傳播速度較慢,因此與給定頻率對應的波長較短。

溫度每下降 1 攝氏度,空氣中的聲速就會降低約 2 英尺/秒。 假設您的喇叭長 12.48 英尺,對應於頻率 (1090 ft/sec) / (12.48 ft) = 87.31 Hz (F)。 現在將喇叭中的空氣冷卻 10 攝氏度。聲速現在降低 20 英尺/秒,即 1070 英尺/秒。 讓我們假設喇叭的長度沒有改變(因此是真的?)。 新頻率為 1070/12.48 = 85.7 Hz。 天哪,你太平坦了!

你需要用你的調音滑塊補償多少? 您想將頻率恢復到 87.31 Hz。 較冷空氣中 87.31 Hz 的波長為 (1070 ft/sec) / (87.3 Hz) = 12.26 ft。因此,喇叭需要縮短 12.48 ft - 12.26 ft = 2.6 英寸。 幻燈片需要進入 1.3"。太多了!

現在讓我們測試這個假設。 喇叭的長度會改變多少? 黃銅的熱膨脹係數約為 1.9 x 10^-5。 也就是說,溫度每下降 1 攝氏度,喇叭就會縮短約 19 ppm。 因此,如果我們將儀器冷卻 10 攝氏度,它將縮小 190 ppm,或 12.48 英尺 * 190/1000000 = 0.03 英寸。 遠小於空氣溫度的影響(在另一個方向)。

順便說一句,如果你檢查上面的數字,你會發現四捨五入的錯誤不會影響基本結果。 其他人(克里斯?)可以解釋聲音實際上是如何在喇叭內產生共鳴的。

理查德
當然,當空氣進入喇叭時,它處於體溫,並隨著它穿過包裹物而冷卻,直到達到“喇叭溫度”。 我不確定這會有多遠,但它會在一定程度上緩和效果。 10 攝氏度大約是 18 華氏度,我當然已經在這個溫度範圍內(季節性變化)玩過,而不必將我的幻燈片移動 1.3 英寸。
克里斯
Herb Foster 非常友好地指出了我在上一條關於聲波的信息中犯的一個愚蠢的錯誤:
我希望你沒有把這個問題與小提琴聲明混淆。 當然,弦推動空氣產生的聲音很小。 振動沿著琴橋向下傳播到背部,大部分聲音在那裡直接輻射並進入身體並通過 f 孔。
當然,赫伯是絕對正確的。 我不知道我的心在哪裡,但它一定不是在正確的主題上。

道德是 - 不要相信你讀到的一切。
第二個是 - 校對你寫的一切。

理查德
感謝 Chris Stratton 在我描述室溫對號角音高的影響時指出了一個重要的遺漏:
當然,當空氣進入喇叭時,它處於體溫,並隨著它穿過包裹物而冷卻,直到達到“喇叭溫度”。 我不確定這會有多遠,但它會在一定程度上緩和效果。 10 攝氏度大約是 18 華氏度,我當然已經在這個溫度範圍內(季節性變化)玩過,而不必將我的幻燈片移動 1.3 英寸。
我不得不承認,我也對 1.3" 感到有些驚訝,但並沒有深入思考。如果我們猜測空氣只有在到達鐘聲時才達到“喇叭溫度”,那麼我們需要將調諧滑塊推到一半,或 0.6 英寸。 這似乎更合理,我敢打賭,即使這是一個高估。

在我們最初的熱身過程中,我們也在改變號角本身的溫度,所以當我們準備好為其他人調音時,滑軌可能不必像樂器那樣進入幾乎冷死了。

理查德
對 Richard 和 Chris 的評論做出貢獻:與其拉出 1.3" 的調音滑塊,其他球員也將處於較低的音高不是更合乎邏輯嗎?因此音高的差異只會絕對 A=440,但在管弦樂隊中沒有那麼戲劇化。
歐文·布斯
這對於黃銅來說可能是正確的,但我*認為*弦樂(和木管樂器?)在涼爽的房間裡會變得尖銳。 ?? 所以語調的破壞是真正造成的。 我是對的哦,學過物理的人嗎?

我確實知道木管樂器的吱吱聲更多,因為它們可以使用“冷室”藉口。 :)

約翰·皮特爾
理查德,

感謝您提供數字和轉換為幻燈片長度。 我覺得這很有趣。 我認為四捨五入不會成為問題,因為無論如何,四分之五的人都有分數問題。

後來,

斯蒂芬·皮爾斯
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