Отправлено: 19.06.07 21:27. Заголовок: МУЗЫКА И ФИЗИКА: Гитара, как физический прибор. (1)

Есть ли связь между физикой и музыкой, кроме той, что некоторые физики музицыруют, а некоторые музыканты способны к физике?

Конечно! Возьмем, к примеру гитару. Кто сказал, что это музыкальный инструмент? Ничего подобного- это физический прибор - генератор звука. Кстати , это весьма сложный прибор, так как простейший генератор звука - это голосовые связки. И то и другое представляют собой в основе- колеблющуюся струну. Есть и более сложный с точки зрения геометрии генератор - мембрана, что по существу двумерная струна. Под мембраной я понимаю также и барабанную кожу - ту что натягивают на пионерский барабан и на drums. Конечно, можно придумывать и трехмерные "струны".


Важно, что во всех случаях имеют место колебания- то ли колеблется струна, то ли барабанная кожа. Наиболее важной характеристикой колебаний является частота, то есть число колебаний, совершающихся в единицу времени. За отсутствием греческого алфавита я воспользуюсь далее буквой "f" для обозначения частоты:

f=n/t (1)

Мы говорим, что звук тем выше , чем больше частота и , наоборот, тем ниже, чем меньше частота.

Частота равна числу колебаний (n) в единицу времени. Также относится к теории колебаний период, обозначающийся символом "Т".

T= 1/f (2)

Период - это время, за которое струна (мембрана) совершает одно полное колебание.
Распространение звука возможно лишь в упругих средах, таких как воздух, вода, металлы, а также в живых тканях. Наиболее важной средой для музыки является воздух, но, даже в вакууме (безвоздушной среде), человек способен расслышать звуки издаваемые собственными голосовыми связками.

Упругость среды связана со скоростью распространения звука в данной среде. Чем выше упругость среды - тем больше скорость распространения звука. Обозначим скорость распространения звука через "v". Тогда имеется простая связь периода колебаний с длиной волны звука - основной характеристикой звука, которую, за отсутствием греческих букв, обозначим символом "L":


L= vT=v/f (3)

Длина волны равна расстоянию , на которое распространяется звук в среде за один период.

Любой звук предполагает наличие источника звука и приемника. Простейшим приемником является человеческое ухо, в котором имеются молоточки, связанные с нервными окончаниями, оканчивающимися в мозгу, и приводящиеся в движение колебаниями среды, в которой распространяется звук от источника (голосовых связок, гитары, и.т.д.)


Конечно , я использовал метафору, когда сказал вначале, что гитара - не музыкальный инcтрумент. Но , ведь , насколько редко мы видим, играя на гитаре, что она и есть воплощение физики - одной из фундаментальных экспериментальных и теооретических наук.

В гитаре есть колеблющаяся струна (струны) и резонатор, который благодаря явлению резонанса (об этом расскажем далее) усиливает звуки издаваемые струнами. Мастерство изготовителя проявляется в качестве работы над формой и размерами резонатора.

Совсем несложно обратить внимание на то , что частота звука гитарной струны тем выше, чем она тоньше (чем меньше диаметр-d) и короче (чем меньше длина струны - l). Также, в зависимости от натяжения струны (обозначим его - r, при этом под r будем понимать силу натяжения F, поделенную на массу струны) вы получите более высокий или низкий звук. Эвристически, придем к формуле

f=(r^m)/(d^kxl^s) (4),

где m, k, s, - положительные числа либо нуль , причем в случае если какое либо из этих чисел равно нулю, подразумевается логарифмическая функция. Частота звука струны определяется степенной функцией ее натяжения, длины и диаметра.


Наша следующая задача состоит в том, чтобы уточнить эту формулу.

Домашнее задание:

1) Возьмите гитару и убедитесь в том, что частота звука тем больше , чем больше натяжение струны.
2) То же для длины струны.
3) Возьмите простейший барабан и убедитесь в том , что частота звука тем выше, чем больше натяжение.
4) Как меняется при этом длина волны барабанного звука в воздухе?
5) Что является аналогом длины струны в случае барабана?

 Отправлено: 20.06.07 20:55. Заголовок: Re:

Я как биолог по жизни, и даже почти медик, но однозначно массажистка, скажу так:
Гитарист, это просто биологический объект. Это индивидуум. Когда гитарист берет рукой аккорд, то сложные процессы происходят в структуре головного мозга гитариста-био-индивидуума. Например из коры головного мозга поступает сигнал пальцам сжать струну, другим пальцам поступает сигнал - дергать струну, дабы извлечь из физического прибора - гитары - звук, или как было сказано - колебания воздуха, именуемые в физике звуком. Причем когда звук начинает колебать пространство колебаниями определенной частоты - уши био-индивидуума-гириста улавливают эти колебания барабанными перепонками. Затем колебание уже барабанных перепонок передается постредством косточек среднего уха (молоточек и стремечко) во внутренне ухо - у улитку, в которой расположены рецепторы, преобразующие колебания в электромагнитный импульс, подающийся в мозг био-индивидуума-музыканта, вызывая ряд электро-био-химических процессов, в совокупности именующихся психикой. Наступает реакция головного мозга. И эта реакция может быть разной природы. Чаще всего реакция носит возбуждающий характер, вызывая новые команды к подергиванию струны.
Наступает цепь аналогичных повторяющихся процессов, ведущая к социально-психологическому феномену, именуемому - МУЗЫКА.
Музыка является продуктом высшей мозговой деятельности био-индивидуума-гитариста, и является социально-психологическим стимулятором субъективного продолжения объективного био-гуморального начала.
Музыка может вызвать повышение или понижение сердцебиения, а также артериального и внутричепного давления био-индивидуума-гитариста, а также процессы в головном мозге, вызывающие синтез различных видов гормонов. В том числе, синтез гормона счастья, который выделяется железами внутренней секреции био-индивидуума-гитариста, и ведущий к состоянию близкому к знакомому состоянию оргазма организма био-индивидуума-гитариста.

(продолжение статьи следует в следующем номере нашего научно-популярного журнала)

 Отправлено: 21.06.07 09:10. Заголовок: Re:

Alena
ЖЖошь однозначно!

 Отправлено: 21.06.07 10:22. Заголовок: Re:

Алена! пора забросить продажу химикатов и идти в науку! Мировое признание и пулитцеровская премия тебе гарантированы!

 Отправлено: 24.06.07 14:07. Заголовок: Re:

Дык я можно сказать наукой и занимаюсь
Ну дык иногда и практикой даже