Orice corp care vibreaza poate servi ca sursa de unde elastice in mediul
in care se afla, adica poate fi o sura sonora. Sunetele se produc in
corzi vibrante (vioara, corzile vocale umane), coloane de aer vibrante (orga,
clarinet), placi si membrane vibrante (xilofon, difuzor, toba). j9g7gd
1.Tuburile sonore
Tuburile constituie o parte principala pentru instrumentele de suflat, avand
rolul rezonatorului. Sursa sonora propriu-zisa o constituie ancia prin care
se produce oscilatia aerului care formeaza unde stationare in tubul sonor.
Modul cum se formeaza componentele sunetului in tuburi deschise sau inchise
este redat in figura 1, a si b.
Ventrul se formeaza intotdeauna la ancie. Componentele sunetului se obtin
, pentru tubul deschis, din relatia : ?n = v·n/2l, iar pentru tubul inchis
din relatia : ?n = v·(2n-1)/4l.
Intr-un tub deschis frecventa fundamentala corespunde (aproximativ) unui
ventru al elongatiilor la fiecare capat si unui nod al elongatiilor in
mijlocul tubului , asa cum arata figura 1 - a. Desenele urmatoare din aceeasi
figura arata 2 tonuri superioare : armonica a doua si armonica a treia. Prin
urmare intr-un tub deschis frecventa fundamentala este v/2l si sunt prezente
toate armonicile.
Intr-un tub inchis, capatul inchis este un nod al elongatiilor.
Figura 1 - b arata modurile de vibratie ale unui tub inchis. Frecventa
fundamentala este v/4l ceea ce constituie jumatate din frecventa fundamentala
a unui tub deschis de aceeasi lungime. Singurele tonuri superioare prezente
sunt cele care dau un nod al elongatiilor la capatul inchis si un ventru
la capatul deschis. Prin urmare, dupa cum se arata in figura 1- b, armonicile
a doua, a patra etc. lipsesc. Deci intr-un tub inchis
Sunt prezente numai armonicile impare. Inaltimea sunetelor date de un
tub deschis este deci diferita de cea a unui tub inchis.
2.Coardele sonore :
Se considera o coarda de lungime l, fixata la ambele capete. Daca ea este ciupita,
se vor propaga vibratii transversale de-a lungul corzii; aceste perturbatii
se reflecta pe capetele fixe si se formeaza astfel o unda stationara. Modurile
proprii de vibratie ale corzii sunt astfel excitate si aceste vibratii dau nastere
unor unde longitudinale in aerul inconjurator care le transmite
pana la urechile noastre ca un sunet muzical.
Cand excitam vibratii in aceasta coarda in locurile in
care este fixata coarda, adica la capetele ei, se formeaza noduri; iar la mijlocul
coardei se va forma un ventru (figura 2 -; a). Acestei vibratii ii
corespunde o anumita frecventa ?1.
Dar, in afara de aceasta unda stationara , se poate stabili in coarda
o unda stationara cu trei noduri : doua la capetele coardei si unul la mijloc
(figura 2 - b). Acestei vibratii ii corespunde frecventa ?2, de 2 ori
mai mare decat frecventa ?1 a primei vibratii. Tot astfel se pot stabili
unde stationare cu patru noduri (figura 2 - c) de frecventa ?3, etc. Asadar
aceeasi coarda poate emite vibratii sonore nu numai cu frecventa fundamentala
?1, ci si cu asa-anumitele armonice superioare (tonuri superioare) de frecvente
?k=(k+1)?1, unde k este un numar intreg. Tonurile superioare ale caror
frecvente sunt multipli intregi ai frecventei fundamentale, formeaza o
serie armonica. Fundamentala este prima armonica. Frecventa 2?1 este primul
ton superior sau a doua armonica, frecventa 3?1 este al doilea ton superior
sau a treia armonica s.a.m.d.
Daca coarda este initial deformata astfel incat forma sa este aceeasi
ca a uneia dintre armonicile posibile, ea va vibra cu frecventa acelei armonici
particulare, daca este lasata libera.
Coarda sonora este sursa sonora pentru toate instrumentele cu corzi. Toate aceste
instrumente emit sunete atat direct, cat si prin cutia de rezonanta
care are o importanta esentiala pentru timbrul sunetului.
Intensitatea ( vezi Proprietatile sunetului ) sunetului emis este determinata
de amplitudinea vibratiilor sistemului sonor. Totusi, in unele cazuri,
sursa de vibratii nu da un sunet intens, chiar in cazul amplitudinilor
mari. De exemplu, daca intindem o coarda intre doua cleme tari si
o lovim, vom obtine un sunet foarte slab. De asemenea, daca lovim un diapazon
si il tinem in mana, sunetul aproape ca nu se aude. Aceasta
se explica prin faptul ca, in cazurile mentionate coarda vibranta sau
piciorul diapazonului provoaca doar fluxuri turbionare inchise in
aerul din vecinatate si nu formeaza comprimari si dilatari ale aerului care
duc la aparitia unei unde longitudinale sonore. Legatura dintre sistemul care
vibreaza si aerul inconjurator este insuficienta si sistemul radiaza slab.
Pentru marirea radiatiei, trebuie sa cream conditii in care aparitia miscarilor
turbionare sa fie dificila. In legatura cu aceasta, diapazoanele, pentru
a li se intari sunetul, se monteaza pe cutii de lemn, iar la instrumentele
muzicale (vioara, violoncel), coardele se fixeaza pe suprafete de lemn numite
capace. Vibratiile coardei se transmit suprafetei mari a capacului, in
jurul carora fluxurile de aer inchise devin imposibile. In vecinatatea
capacului se formeaza unde de compresie si dilatare, care dau nastere unui sunet
intens. Acelasi rol il joaca si capacul pianului. Intensificarea radiatiei
explica si cresterea intensitatii sunetelor in cazul rezonantei sistemului.
